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2023年以來12個(gè)最令人興奮的黑洞發(fā)展
發(fā)布時(shí)間：2025-12-10 02:13:06 來源：桑間濮上網(wǎng) 作者：探索
日冕環(huán)和由此產(chǎn)生的日冕雨，地球按比例顯示。人興(圖片來源:uux.cn/美國國家航空航天局太陽動(dòng)力學(xué)天文臺/艾米麗·梅森)
（神秘的奮的發(fā)展地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（羅伯特·李）：黑洞是宇宙中最神秘的物體之一。然而，黑洞科學(xué)家們可以通過檢查黑洞的最令環(huán)境、它們的人興強(qiáng)烈引力產(chǎn)生的條件以及它們以接近光速噴出的物質(zhì)射流來了解黑洞。
以下是奮的發(fā)展2023年最令人印象深刻、非同尋常、黑洞令人震驚的最令黑洞故事。
1.最大的人興超大質(zhì)量黑洞之一
今年3月，研究人員透露，奮的發(fā)展他們發(fā)現(xiàn)了可能是黑洞迄今為止發(fā)現(xiàn)的最大的黑洞之一。宇宙巨人位于橢圓星系銀鈴1201 BCG的最令中心，距離地球27.3億光年，人興該星系本身位于一個(gè)名為Abell 1201的奮的發(fā)展巨大星系團(tuán)中。
Abel 1201 BCG黑洞被認(rèn)為具有相當(dāng)于327億個(gè)太陽的質(zhì)量，是通過其對空間的引力影響而被發(fā)現(xiàn)的。
“這個(gè)特殊的黑洞，大約是我們太陽質(zhì)量的300億倍，是有史以來探測到的最大的黑洞之一，也是我們認(rèn)為黑洞理論上可以達(dá)到的上限，所以這是一個(gè)非常令人興奮的發(fā)現(xiàn)，”該研究的領(lǐng)導(dǎo)者，英國杜倫大學(xué)的物理學(xué)家詹姆斯·南丁格爾在一份聲明中說。
2.早期宇宙中的超大質(zhì)量黑洞種子
這幅圖展示了一個(gè)由大量氣體和塵埃直接形成的黑洞。(圖片鳴謝:uux.cn/歐空局/哈勃)
多年來，科學(xué)家們一直在思考超大質(zhì)量黑洞是如何達(dá)到如此巨大的尺寸的。當(dāng)質(zhì)量是太陽數(shù)百萬或數(shù)十億倍的超大質(zhì)量黑洞在宇宙早期被發(fā)現(xiàn)時(shí)，這尤其具有挑戰(zhàn)性，那時(shí)它們沒有時(shí)間以物質(zhì)為食，甚至沒有時(shí)間與其他黑洞合并，以達(dá)到如此巨大的質(zhì)量。
“這就像看到一個(gè)家庭走在街上，他們有兩個(gè)6英尺高的青少年，但他們也有一個(gè)6英尺高的蹣跚學(xué)步的孩子，”約翰·里根，梅努斯大學(xué)的研究員，沒有參與這項(xiàng)研究，告訴Space.com"
今年8月，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了這一過程如何開始的證據(jù)，在宇宙開始后的4億年里，發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量約為太陽4000萬倍的黑洞的“重種子”。這些所謂的超大黑洞星系被認(rèn)為是直接從巨大的氣體和塵埃云形成的，而不是從垂死的恒星形成的，在通往超大質(zhì)量狀態(tài)的道路上節(jié)省了數(shù)十億年的時(shí)間。
3.靠近地球的超大質(zhì)量黑洞合并
擁有超大質(zhì)量黑洞雙星的螺旋星系碰撞后的余波。(圖片鳴謝:uux.cn/國際雙子座天文臺/NOIRLab/NSF/AURA)
10月，天文學(xué)家在兩個(gè)星系合并后發(fā)現(xiàn)了一個(gè)超大質(zhì)量黑洞雙星系統(tǒng)。距離地球僅9000萬光年，這是迄今為止發(fā)現(xiàn)的距離地球最近的一對超大質(zhì)量黑洞。
黑洞的質(zhì)量分別是太陽的5400萬倍和630萬倍。目前，它們以1600光年的可觀距離相互環(huán)繞。但在大約2.5億年后，它們將螺旋在一起并合并，就像它們的母星系在10億年前所做的那樣，創(chuàng)造出一個(gè)子超大質(zhì)量黑洞，其總質(zhì)量約為6000萬個(gè)太陽質(zhì)量。
4.引力波探測器的量子推進(jìn)
廣義相對論的一個(gè)表現(xiàn)是引力波，這里描述為由兩個(gè)碰撞的黑洞產(chǎn)生的。(圖片來源:uux.cn/赫特/加州理工學(xué)院JPL分校)
隨著黑洞合并的發(fā)生，它們使時(shí)空產(chǎn)生了被稱為引力波的微小漣漪，這是愛因斯坦在1915年的廣義相對論中首次預(yù)測到的。
愛因斯坦沒有預(yù)料到的是引力波有一天會(huì)在地球上被探測到。這種對時(shí)空波紋的檢測在10月份得到了極大的推動(dòng)，當(dāng)時(shí)激光干涉儀引力波天文臺(LIGO)進(jìn)行了升級，將超越所謂的“量子極限”，允許它從更遙遠(yuǎn)的黑洞合并中檢測到更小的波動(dòng)。
“我們現(xiàn)在可以進(jìn)入更深的宇宙，預(yù)計(jì)將比以前多發(fā)現(xiàn)60%的合并，”LIGO實(shí)驗(yàn)室研究員賈文軒告訴Space.com。“升級還增加了我們探測宇宙中亞恒星質(zhì)量黑洞的機(jī)會(huì)。最新的實(shí)驗(yàn)升級將在幾乎所有方面有利于我們對天體物理信號的探測。”
5.超大質(zhì)量黑洞可怕“打嗝”的回聲
今年6月，美國國家航空航天局的成像X射線偏振探測器捕捉到了我們星系的超大質(zhì)量黑洞人馬座A* (Sgr A*)爆發(fā)的回聲。Sgr A*被認(rèn)為在19世紀(jì)之交噴發(fā)了這種高能光，科學(xué)家們從銀河系中心周圍稠密的氣體分子云發(fā)出的X射線中捕捉到了它的回聲，并產(chǎn)生了新的恒星。200年前的輻射爆發(fā)被認(rèn)為是一大塊小行星、氣體云或恒星過于靠近Sgr A*的結(jié)果，并被超大質(zhì)量黑洞的強(qiáng)烈引力產(chǎn)生的巨大潮汐力撕碎。
6.黑洞的人工智能改造
左邊是2019年事件視界望遠(yuǎn)鏡合作組織最初發(fā)表的著名的Messier 87超大質(zhì)量黑洞圖像。右邊是一張新的、清晰的黑洞圖像，由PRIMO算法使用相同的數(shù)據(jù)生成。(圖片鳴謝:uux.cn/Medeiros等人2023，CC BY-ND)
今年4月，有史以來第一張黑洞的圖像，因其眾所周知的模糊而被稱為“模糊的橙色甜甜圈”，由于艾的努力而得到了重大改造。為了提高圖像的清晰度，研究人員使用了一臺運(yùn)行機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)的超級計(jì)算機(jī)，這種技術(shù)被稱為主成分干涉建模(PRIMO)。這使他們能夠填補(bǔ)事件視界望遠(yuǎn)鏡(EHT)在2019年捕捉到第一張黑洞圖像時(shí)錯(cuò)過的空白，并縮小超大質(zhì)量黑洞的發(fā)光環(huán)，以了解更多信息。
“PRIMO是從EHT觀測中構(gòu)建圖像這一艱巨任務(wù)的一種新方法，”EHT成員兼NOIRLab研究員托德·勞爾在一份聲明中說。“它提供了一種方法來補(bǔ)償被觀察物體的缺失信息，這是生成圖像所必需的，使用地球大小的單一巨型射電望遠(yuǎn)鏡就可以看到圖像。”
7.來自黑洞的“百萬光年長的絕地光劍”
哈勃太空望遠(yuǎn)鏡看到一股噴流從M87星系中噴發(fā)出來。(圖片來源:uux.cn/美國國家航空航天局/哈勃遺產(chǎn)團(tuán)隊(duì)(STScI/AURA))
11月，研究人員研究了黑洞Messier 87及其噴流，以了解它們?nèi)绾吾尫拍芰俊?br>這種能量不是來自黑洞內(nèi)部；黑洞的邊界被稱為視界，阻止任何東西逃逸。相反，黑洞的旋轉(zhuǎn)扭曲了磁場，降低了其旋轉(zhuǎn)速度，然后發(fā)射出高度準(zhǔn)直的物質(zhì)射流，該團(tuán)隊(duì)將其描述為“百萬光年長的絕地光劍”。
“如果你把地球全部轉(zhuǎn)化為TNT，并以每秒1000次的速度爆炸數(shù)百萬年，這就是我們從M87中獲得的能量，”小組成員、普林斯頓大學(xué)研究員喬治·王(George Wong)說。
8.有史以來第一張黑洞噴流的直接圖像(是的，又是M87*！)
M87中心黑洞中出現(xiàn)的相對論噴流的直接圖像。(圖片鳴謝:uux.cn/魯(邵)、羅斯(MPIfR)、達(dá)內(nèi)洛(、/NSF))
4月，從M87的超大質(zhì)量黑洞中出現(xiàn)的準(zhǔn)直能量爆炸成為第一個(gè)被直接成像的黑洞噴流。
該圖像首次顯示了噴流的底部如何連接到圍繞超大質(zhì)量黑洞旋轉(zhuǎn)并逐漸被送入黑洞的物質(zhì)。
“我們計(jì)劃以不同的無線電波長觀察M87中心黑洞周圍的區(qū)域，以進(jìn)一步研究噴流的發(fā)射，”團(tuán)隊(duì)成員愛德華多·羅斯，馬克斯·普朗克射電天文學(xué)研究所的科學(xué)家，在一份聲明中說。“未來幾年將令人興奮，因?yàn)槲覀儗⒛軌蚋嗟亓私庠谟钪嬷凶钌衩氐膮^(qū)域之一附近發(fā)生的事情。”
9.黑洞直指地球
一股噴流從一個(gè)由活動(dòng)星系核提供動(dòng)力的正在進(jìn)食的超大質(zhì)量黑洞中爆發(fā)出來。(圖片來源:uux.cn/美國國家航空航天局/JPL加州理工學(xué)院)
今年3月，天文學(xué)家首次觀察到，由一個(gè)正在進(jìn)食的超大質(zhì)量黑洞驅(qū)動(dòng)的星系活動(dòng)中心發(fā)射的噴流改變了方向，直接指向地球。
PBC j 2333.9–2343星系距離地球約6.56億光年，曾被觀察到發(fā)射噴流，但似乎平靜下來，直到再次發(fā)射并將其噴流調(diào)整90度指向地球。該觀察背后的團(tuán)隊(duì)將此描述為“噴流重新定向的一個(gè)非常特殊的例子。”
10.遙遠(yuǎn)的布拉扎爾
事件視界望遠(yuǎn)鏡觀測到的NRAO 530中心的黑洞。(圖片來源:天uux.cn/體物理學(xué)雜志)
今年2月，EHT合作組織公布了對NRAO 530星系中心超大質(zhì)量黑洞動(dòng)力blazar的觀察。blazar代表了EHT號拍攝到的最遙遠(yuǎn)的物體。
“我們看到的光在膨脹的宇宙中向地球傳播了75億年，但借助EHT的力量，我們可以在小到一光年的尺度上看到源結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，”EHT合作小組成員、普朗克射電天文學(xué)研究所研究員馬西克·維爾加斯在一份聲明中說。
11.“循環(huán)”的超大質(zhì)量黑洞
一個(gè)超大質(zhì)量黑洞影響星際介質(zhì)分布的圖示。(圖片鳴謝:uux.cn/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)、T. Izumi等人)
科學(xué)家們知道超大質(zhì)量黑洞是雜亂的進(jìn)食者，但他們沒有意識到黑洞可能有清淡的飲食，因?yàn)樗麄儭盎厥铡绷嗽S多他們未能消耗的物質(zhì)。
11月，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)物質(zhì)在Circinus星系中心的超大質(zhì)量黑洞周圍進(jìn)行復(fù)雜的舞蹈，距離大約1300萬光年。
他們發(fā)現(xiàn)，中央黑洞只吃落向它的大約3%的物質(zhì)，它產(chǎn)生的能量將其余的物質(zhì)推開，這意味著它比以前認(rèn)為的要輕得多。然而，這并不意味著這種物質(zhì)保持距離；它的大部分以一種幾乎類似于噴泉的方式落回中央超大質(zhì)量黑洞。
12.連續(xù)的黑人角色記錄
目前距離地球最近的黑洞的位置。(圖片鳴謝:uux.cn/歐空局/蓋亞/DPAC；CC BY-SA 3.0 IGO，CC BY-SA 3.0 IGO)
今年4月，天文學(xué)家利用蓋亞飛船發(fā)現(xiàn)了似乎是離地球最近的黑洞。這些黑洞被命名為Gaia BH1和Gaia BH2，分別位于1560和3800光年之外。
但就在幾個(gè)月后，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)Hyades星團(tuán)中可能有幾個(gè)黑洞，距離僅150光年，比Gaia BH 1近10倍。
這兩個(gè)，或者可能是三個(gè)黑洞可能會(huì)更加引人注目，因?yàn)樗鼈兛赡芨静辉谥旅艿男菆F(tuán)中，而是在1.5億年前被逐出Hyades，獨(dú)自在銀河系中游蕩。
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