我們在 10 年了解到的關於黑洞的 2021 件最奇怪的事情

研究黑洞的科學家可以肯定，年復一年都會有驚人的發現。 2021 年也不例外，關於這些奇怪的引力怪物有許多令人興奮的新結果。 今天我們將討論最令人興奮的 發現 今年的黑洞以及它們如何促進我們對宇宙的理解。

旋轉速度最快的黑洞

即使是研究最多的黑洞也會令人驚訝。 1 月，物理學家修改了他們對天鵝座 X-1 系統核心的宇宙怪物特性的估計，這也恰好是第一個被證實存在的黑洞。 天鵝座 X-60 黑洞於近 50 年前首次被發現，現已發現其質量比之前認為的大 21%，是太陽質量的 倍，並且以非常接近光速的速度運行，創下新紀錄對於黑洞。

天鵝座 X-1 中的黑洞距離我們大約 7200 光年，正在慢慢吞噬它的藍色超巨伴星，這讓研究人員對這些過程有了新的認識。

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意大利麵條星

當一顆恆星離黑洞邊緣太近時，引力會將其撕裂成長絲，這些細絲被拉入黑洞的口中。 這個過程被稱為“意大利麵條化”，當恆星物質通過摩擦加熱時會產生光，讓天文學家能夠捕捉到這種可怕的行為。 30 月，研究人員首次注意到一顆恆星被一個質量為太陽質量 750 萬倍的黑洞以這種方式壓碎和吸收，該黑洞位於距離地球 億光年的銀河系中心。

除了收集有關意大利麵條化的重要數據外，這些觀察還幫助科學家們創建了令人難以置信的恆星吸收可視化。

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LIGO 證明霍金是對的

月，激光干涉引力波天文台 (LIGO) 的研究人員觀察到兩個超大質量黑洞合併為一個，並分析了由黑洞高速運動引起的時空結構中的漣漪，稱為引力波

他們發現，由此產生的黑洞的表面積大於前兩個的總和。 除了獲得令人驚訝的數據外，這項研究的結果還有助於證明英國天體物理學家斯蒂芬霍金在 1971 年提出的一個猜想，即黑洞面積定理。 該定理指出，黑洞的表面積不能隨時間減小，這是霍金利用愛因斯坦的廣義相對論得出的定律。 還有他對熵的理解。 雖然研究結果是霍金的勝利，但它們讓物理學家感到困惑。 根據量子力學，黑洞應該收縮並蒸發，因此尚不清楚如何使這與霍金定律相協調，即它們的表面積應該始終增加。

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黑洞和中子星的合併

月，與 LIGO 合作的研究人員宣布，他們首次確定他們已經看到黑洞合併成稱為中子星的緻密體。 與黑洞一樣，中子星也是大質量恆星死亡的一個可能最終結果，當這顆恆星爆炸為超新星並留下殘餘物時。 儘管 LIGO 之前已經看到了黑洞和中子星之間潛在合併的跡象，但就在今年，兩個信號最終證明了這種合併正在發生。

這兩個信號都是在 2020 年 10 月檢測到的，相隔約 天。 在第一種情況下，一個質量為太陽六倍的黑洞吸收了一顆質量為太陽一倍半的中子星，在第二種情況下，一個質量為太陽質量九倍的黑洞吸收了一顆中子星。太陽和質量是太陽兩倍的中子星。

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早期黑洞引發風暴

幾乎每個已知星系的中心都有一個超大質量黑洞，這表明兩個宇宙物體之間存在密切關係。 但科學家們仍然不了解黑洞如何影響其銀河系宿主。 13 月發表的一項研究發現，高速風是從一個 億年前的星系吹來的，幾乎與宇宙本身一樣古老。 這是最早發現的銀河風的例子，它從超大質量黑洞吸收周圍的氣體和塵埃時噴發。

此外，以大約 1,8 萬公里/小時的速度移動的強風速度足以將物質吹過銀河系，並可能阻礙恆星的形成。 這表明星系和它們的黑洞有著古老而密切的聯繫。

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光迴聲證明愛因斯坦是對的

斯蒂芬霍金並不是今年唯一一個征服黑洞的人。 1,8 月，天文學家拍攝了從 億光年外的茲威基螺旋星系中心的超大質量黑洞發出的 X 射線。 研究人員不僅探測到了來自黑洞前方的光，而且還發現了最初無法探測到的奇怪的光回波。

它們似乎來自黑洞的背面，這意味著這個巨大的實體正在扭曲時空結構，以至於光線從黑洞的一側被吸引到另一側。 這個過程完全符合愛因斯坦廣義相對論的預期，但尚未最終發現。

外星人可以利用黑洞的力量

只要基於相關數據，科學家們就不會害怕做出假設。 月，台灣的一群天文學家表示，技術外星人可以使用圍繞恆星的被稱為戴森球的假設巨型結構從黑洞中獲取能量。 儘管黑洞被認為是黑暗的，但它們會釋放大量能量，因為它們以周圍的物質為食，這些物質被加熱並以光的形式發射。

天文學家想知道外星物種是否可以在黑洞周圍放置覆蓋著太陽能電池板之類的軌道平台，以吸收其能量爆炸。 由於黑洞比恆星小，這可以讓外星人節省建築材料，並有可能讓他們儲存大量的能量。

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遊蕩的黑洞可以在我們的銀河系中定居

大約 12 個超大質量、不可見的黑洞可能潛伏在銀河系的外圍。 這一結論是在 月份得出的，當時研究人員公佈了一項新的星系碰撞模擬結果。 在如此巨大的事件中，引力會導致超大質量黑洞（比太陽重數百萬或數十億倍）在漆黑的太空深處飛行和漫遊。

其中一些最終可能會定居在像我們這樣的星系的光暈中，一個銀河系大小的星系平均大約有 12 個星系。 天文學家希望弄清楚如何尋找這些丟失的巨星，以驗證他們模擬的準確性。

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最近的一對黑洞已經被發現

去年 89 月，望遠鏡記錄了距離地球最近的一對黑洞存在的證據，它們在距離地球約 154 萬光年的寶瓶座內相互繞行。 之前創紀錄的一對黑洞比這對更遠五倍，這意味著科學家們有機會比以前更詳細地研究這些系統。 兩人都是舉重運動員——較大的有近 6,3 億個太陽的質量，而較小的有 萬倍於我們的恆星。

它們以僅 1600 光年的距離相互繞行——以宇宙標準和另一項記錄顯示，它們將在 250 億年內合併成一個巨大的黑洞。

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一個對它的星係來說太大的黑洞

一個圍繞我們自己的大約 820 光年遠的小星系似乎包含一些奇怪的東西。 比銀河系小 50 倍的矮星系 Leo I 擁有一個超大質量黑洞，其質量與銀河系中心的黑洞幾乎相同。 天文學家想知道這麼大的黑洞是如何出現在這麼小的星系中的。

德克薩斯大學奧斯汀分校天文學研究生瑪麗亞·何塞·布斯塔曼特在一份聲明中說：“對於矮球狀星系中存在這種類型的黑洞沒有任何解釋。” 我們將不得不等待未來幾年才能確切了解這對黑洞和星系的演化意味著什麼。

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