搜索宇宙星空黑洞確實存在 這幾種方法證實黑洞存在

在天文學領域的所有奇思妙想中，黑洞可能是最特立獨行的。作為宇宙中引力場超強、連光都無法逃逸的天體，這些超乎常理的黑暗“怪獸”令人聞之色變。

由于一般的物理學定律都會在黑洞中失效，人們很容易將黑洞視為科幻小說中才會出現的“怪物”。半個多世紀的天文學癡迷仰望，搜索宇宙星空，發現了大量直接和間接證據表明，黑洞在宇宙中確實存在。借用大詩人蘇軾面對人生的嘆息，正所謂“黑洞到處知何似，應似飛鴻踏雪泥”。

愛因斯坦理論的“有力預測”

國家天文臺研究員張承民對科技日報記者介紹到：“1916年，德國天文學家卡爾·施瓦西最先預言了黑洞的存在，他發現黑洞是愛因斯坦廣義相對論的必然結果”。換句話說，如果愛因斯坦的理論是正確的——所有證據都表明它是正確的，那么黑洞肯定存在。“然而，愛因斯坦對于黑洞這個怪異概念存有疑慮，他認為當引力場如此強大之時或許其它作用力會阻止黑洞的出現”。

張承民進一步指出，英國物理學家羅杰·彭羅斯和斯蒂芬·霍金為黑洞的存在提供了更堅實的理論基礎，他們證明，任何塌縮成黑洞的天體都會形成一個奇點，在那里，傳統物理定律會分崩離析。這一觀點已被廣泛接受，彭羅斯也因為“發現黑洞的形成是廣義相對論的有力預測”而榮膺2020年諾貝爾物理學獎。

伽馬射線暴

美國國家航空航天局(NASA)稱，上世紀30年代，印度天體物理學家蘇布拉馬尼安·錢德拉塞卡研究恒星核燃料耗盡時會發生什么時發現，恒星最終的命運主要取決于其星體質量。

張承民解釋說：“如果這顆恒星很大，比如說質量為太陽的25倍，那么它的致密內核(質量可能是太陽的3倍甚至更大)就會塌縮成一個黑洞”。

據美國趣味科學網站報道，內核最后的塌縮只需幾秒鐘就可完成，并以伽馬射線暴的形式釋放出大量能量。 這一伽馬射線暴向太空釋放的能量可能相當于普通恒星一生釋放的能量。地球上的望遠鏡已經探測到許多這樣的伽馬射線暴，其中有些來自數十億光年以外的星系，因此我們實際上能夠看到黑洞正在誕生。

黑洞合并產生的引力波

張承民表示，黑洞并非總是孤立存在，有時會成對出現，相互環繞。當它們“共舞”時，它們之間的引力相互作用會在時空中產生漣漪，這些漣漪會以引力波形式向外傳播，這是愛因斯坦相對論做出的另一個預測。

據美國太空網站報道，借助美國的激光干涉引力波天文臺(LIGO)和歐洲的室女座探測器( Virgo)，科學家們現在有能力探測這些引力波。2016年2月，LIGO項目團隊宣布，他們利用LIGO的兩個探測器于2015年9月14日探測到來自兩個黑洞合并產生的引力波信號。

隨著探測器靈敏度逐日提高，科學家們發現除了黑洞合并之外的其他引力波事件——今年6月29日，在一篇發表于《天體物理學雜志快報》的論文中，天文學家們稱，在LIGO和Virgo的第三輪運行中接連發現了兩例來自黑洞—中子星合并的引力波事件GW200105和和GW200115。其中GW200105由一個8.9倍太陽質量的黑洞和一個1.9倍太陽質量的中子星合并產生，此次合并發生在9億光年之外。GW200115則來自一次10億光年外的黑洞—中子星合并事件，“主角”分別是一個5.7倍太陽質量的黑洞，以及一個1.5倍太陽質量的中子星。

“看不見的客人”

在整個可觀測宇宙中，我們或許會偶爾看到產生伽馬射線暴和引力波的短暫高能事件，來證實黑洞的存在。但在黑洞生命的大部分時間里，它們幾乎是不可探測的：它們不會發出任何光或其他輻射，這意味著它們可能潛伏在天文學家們意識不到的區域。