黑洞和中子星合并后，科学家们又发现了新的宇宙之谜
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当两个巨大的物体碰撞时，它们会在时空结构中发出涟漪。
这些涟漪被称为引力波，它们是已经发生的合并的标志。
多年来，研究人员观察到数十对黑洞的谋杀和一对中子星对的合并。但在2021年6月，科学家们第一次瞥见了距离地球约9亿光年的黑洞和中子星的巨大合并。而且是两次。
第一次合并涉及到一个质量约为太阳9倍的黑洞和一颗质量约为太阳2倍的中子星。
10天后，第二次碰撞被检测到涉及到一个黑洞，它的质量几乎是太阳的6倍，吞噬了一个1.5倍太阳质量的中子星。
该观测员还预测，在距离地球10亿光年的范围内，每个月都会发生一次黑洞和中子星的合并。
尽管碰撞观测为即将到来的发现打开了许多新的大门，ligo和virgo还不足以解开所有的宇宙之谜。
所以请记住，virgo和kagra这两个ligo探测器都在为明年夏天开始的另一组观测做准备。
据我们所知，我们周围看到的一切都是由四种基本力量控制的。
重力，电磁力，强核力和弱核力。
将所有这些力(重力除外)结合在一起的理论是物理学的标准模型。
尽管几十年来进行的实验已经验证了标准模型，但它还不完整。
例如，它不能把引力和其他三种力统一起来，也不能解释暗物质和暗能量，而暗物质和暗能量占可观测宇宙的96%。和。
这就是为什么物理学家几十年来一直在寻找第五种力，而找到它们的一个地方就是底夸克或美夸克的衰变。它是一种不稳定的粒子，在衰变为其他粒子之前，它仅存活1.5万亿秒。
当一个美丽的软木塞腐烂时，它会通过弱力的影响转变成一组更轻的粒子，比如电子。
因此，大自然的新力量让我们了解它的方式之一就是微妙地改变美夸克衰变成不同类型粒子的频率。
根据标准模型，软木在衰变时不应该区分电子和介子。介子是电子的碳复制体。除了它重200倍之外，美夸克衰变成介子的速率必须等于电子。但在21年3月，研究人员发现介子衰变只是发生了。大约85%是电子衰变。
大自然似乎更喜欢一种衰变通道而不是另一种，这违反了莱夫顿普世定律。
物理学家相信未知力一定是在大学里打破了左定律。我们可能即将在物理学上取得重大突破，但还需要更多的数据来证实这种新力量的存在。
尽管旅行者一号是离地球最远的航天器，但它为我们提供了有趣的深空信息。这正是它在5月20日所做的。
这是人类探测到的最远的人造物体，等离子体波和恒星内部空间的稳定嗡嗡声出乎意料。这种嗡嗡声是持久的，持续时间很长，大约3000赫兹的低频消失。
等离子体是一种热的、在电离气体中扩散的气体，由从原子中剥离出来的电子组成，也存在于星际介质中。电子在等离子体中的运动导致热激发等离子体振荡或准热理想。
多亏了它的内侧等离子体波系统，旅行者一号已经能够很好地测量这些星际介质中的等离子体振动。
因为旅行者一号已经探测到大约8个不同的等离子体振荡事件，其长度从几天到一整年不等。
这些事件主要是由于电子运动的不稳定性造成的，因为它们与太阳产生的激波相互作用。然而，在2017年，旅行者1号开始在高能事件之外探测到微弱、稳定和持久的等离子体信号。
新探测到的信号比等离子体振荡事件要窄。它的频率稳定在3000赫兹，带宽限制在40赫兹。此外，这一微弱信号持续了近3年，是迄今为止记录到的最长的连续等离子体信号。
在过去的三年里，旅行者1号航行了大约10个天文单位的距离，也就是大约9.3亿英里。但信号保持不变，因为测量到的信号刚好高于“旅行者一号”等离子体波系统仪器的噪声阈值。研究人员没想到会发现类似的东西。
虽然这种信号很安静，但比科学家之前认为的要强。他的发现将“旅行者一号”的能力推到了它之前认为的极限。此外，该信号的持续存在表明，旅行者可能在未来也会继续探测到它。
虫洞是时空的入口，是长途星际旅行的捷径，起源于爱因斯坦的广义相对论。虫洞是一个高度弯曲的时空区域，它连接着空间中两个极其遥远的点，就像一个隧道。然而，这些奇异的结构是理论上的，在自然界中还没有被直接观察到。
此外，数学表明，这种虫洞会非常不稳定，如果有任何东西试图穿过它们，它们最终会立即坍塌，穿过的物质会消失。虫洞提供给宇宙中其他地方的连接将被永远切断。以前的模型表明，保持热洞开放的唯一方法是用一种负质量的奇异形式的物质。但在1921年，两种不同的理论被提出，根据它们，时间旅行实际上可以通过虫洞实现。如果我们遵循一些约束条件，对正常物质也是如此。所以在第一种方法中，发表于2021年3月，研究人员选择了一种相对简单的经典方法。他们将相对论的元素与量子力学和经典电动力学结合起来。
他们发现，如果我们把狄拉克方程纳入我们的数学，它将允许虫洞的存在，可以被物质穿越，比如电子。
提供电荷和虫洞质量之间的比率超过了一定的限制。
根据这个理论，即使是电磁波也可以穿越时空中的小隧道。
然后在第二种方法中，发表于21年9月，科学家们使用了一种被称为广义混合度规则帕拉蒂尼重力的微调形式，使虫洞可以通过。
虽然这个理论建立在爱因斯坦的广义相对论上，但它允许物质、能量和空间在时间上有更多的灵活性和关系。人们发现，用普通物质的双层薄壳将虫洞的入口分层，这样就可以在不使用任何外来物质和负能量的情况下通过虫洞。
尽管这两种方法还只是在论文中，研究人员希望在未来通过实验来验证他们的理论。如果这些理论被证明是正确的，那么它不仅会让我们的科幻梦想成真，而且还会挑战我们目前对宇宙的理解。
霍金给出了他的一个定理，根据这个定理，黑洞的大小不能随着时间的推移而减小。
这个定理，被称为黑洞面积定理，适用于一个类似的热动力学原理，在trumpy不能随着时间减少。
在21年7月提出41年后，科学家们通过分析两个黑洞产生的引力波，终于证明了斯蒂芬·霍金的黑洞面积定律。
如果霍金的面积定理成立，那么合并形成的新黑洞的视界面积，不应该小于其母黑洞的总视界面积。综上所述，研究人员将ligo记录的引力波数据分成两类，一种是暗物质前后的引力波数据。
后来，他们用这两种测量方法来计算每一类黑洞的表面积，并发现合并后的黑洞的总表面积大于两个较小黑洞的总和。
这意味着事件的总视界面积在合并后并没有减少。这一结果的可信度为95%，从而巩固了霍金的区域定律。然而，尽管这是一个突破，但这一证实却与霍金辐射的另一个关键理论相矛盾，霍金辐射理论认为黑洞随着时间的推移会自发地发出热辐射。
记住这一点，研究小组的目标是测试未来的引力波信号，看看它们是否可能进一步证实霍金定理或新物理学的种子。
如果你有兴趣在家学习天体物理学，一定要查看我们的天体物理学基础系列，链接在描述中给出。这个系列从最基本的层面解释一切，从e - m光谱到望远镜，从恒星的诞生到黑洞和星系的形成。
这些涟漪被称为引力波，它们是已经发生的合并的标志。
多年来，研究人员观察到数十对黑洞的谋杀和一对中子星对的合并。但在2021年6月，科学家们第一次瞥见了距离地球约9亿光年的黑洞和中子星的巨大合并。而且是两次。
第一次合并涉及到一个质量约为太阳9倍的黑洞和一颗质量约为太阳2倍的中子星。
10天后，第二次碰撞被检测到涉及到一个黑洞，它的质量几乎是太阳的6倍，吞噬了一个1.5倍太阳质量的中子星。
该观测员还预测，在距离地球10亿光年的范围内，每个月都会发生一次黑洞和中子星的合并。
尽管碰撞观测为即将到来的发现打开了许多新的大门，ligo和virgo还不足以解开所有的宇宙之谜。
所以请记住，virgo和kagra这两个ligo探测器都在为明年夏天开始的另一组观测做准备。
据我们所知，我们周围看到的一切都是由四种基本力量控制的。
重力，电磁力，强核力和弱核力。
将所有这些力(重力除外)结合在一起的理论是物理学的标准模型。
尽管几十年来进行的实验已经验证了标准模型，但它还不完整。
例如，它不能把引力和其他三种力统一起来，也不能解释暗物质和暗能量，而暗物质和暗能量占可观测宇宙的96%。和。
这就是为什么物理学家几十年来一直在寻找第五种力，而找到它们的一个地方就是底夸克或美夸克的衰变。它是一种不稳定的粒子，在衰变为其他粒子之前，它仅存活1.5万亿秒。
当一个美丽的软木塞腐烂时，它会通过弱力的影响转变成一组更轻的粒子，比如电子。
因此，大自然的新力量让我们了解它的方式之一就是微妙地改变美夸克衰变成不同类型粒子的频率。
根据标准模型，软木在衰变时不应该区分电子和介子。介子是电子的碳复制体。除了它重200倍之外，美夸克衰变成介子的速率必须等于电子。但在21年3月，研究人员发现介子衰变只是发生了。大约85%是电子衰变。
大自然似乎更喜欢一种衰变通道而不是另一种，这违反了莱夫顿普世定律。
物理学家相信未知力一定是在大学里打破了左定律。我们可能即将在物理学上取得重大突破，但还需要更多的数据来证实这种新力量的存在。
尽管旅行者一号是离地球最远的航天器，但它为我们提供了有趣的深空信息。这正是它在5月20日所做的。
这是人类探测到的最远的人造物体，等离子体波和恒星内部空间的稳定嗡嗡声出乎意料。这种嗡嗡声是持久的，持续时间很长，大约3000赫兹的低频消失。
等离子体是一种热的、在电离气体中扩散的气体，由从原子中剥离出来的电子组成，也存在于星际介质中。电子在等离子体中的运动导致热激发等离子体振荡或准热理想。
多亏了它的内侧等离子体波系统，旅行者一号已经能够很好地测量这些星际介质中的等离子体振动。
因为旅行者一号已经探测到大约8个不同的等离子体振荡事件，其长度从几天到一整年不等。
这些事件主要是由于电子运动的不稳定性造成的，因为它们与太阳产生的激波相互作用。然而，在2017年，旅行者1号开始在高能事件之外探测到微弱、稳定和持久的等离子体信号。
新探测到的信号比等离子体振荡事件要窄。它的频率稳定在3000赫兹，带宽限制在40赫兹。此外，这一微弱信号持续了近3年，是迄今为止记录到的最长的连续等离子体信号。
在过去的三年里，旅行者1号航行了大约10个天文单位的距离，也就是大约9.3亿英里。但信号保持不变，因为测量到的信号刚好高于“旅行者一号”等离子体波系统仪器的噪声阈值。研究人员没想到会发现类似的东西。
虽然这种信号很安静，但比科学家之前认为的要强。他的发现将“旅行者一号”的能力推到了它之前认为的极限。此外，该信号的持续存在表明，旅行者可能在未来也会继续探测到它。
虫洞是时空的入口，是长途星际旅行的捷径，起源于爱因斯坦的广义相对论。虫洞是一个高度弯曲的时空区域，它连接着空间中两个极其遥远的点，就像一个隧道。然而，这些奇异的结构是理论上的，在自然界中还没有被直接观察到。
此外，数学表明，这种虫洞会非常不稳定，如果有任何东西试图穿过它们，它们最终会立即坍塌，穿过的物质会消失。虫洞提供给宇宙中其他地方的连接将被永远切断。以前的模型表明，保持热洞开放的唯一方法是用一种负质量的奇异形式的物质。但在1921年，两种不同的理论被提出，根据它们，时间旅行实际上可以通过虫洞实现。如果我们遵循一些约束条件，对正常物质也是如此。所以在第一种方法中，发表于2021年3月，研究人员选择了一种相对简单的经典方法。他们将相对论的元素与量子力学和经典电动力学结合起来。
他们发现，如果我们把狄拉克方程纳入我们的数学，它将允许虫洞的存在，可以被物质穿越，比如电子。
提供电荷和虫洞质量之间的比率超过了一定的限制。
根据这个理论，即使是电磁波也可以穿越时空中的小隧道。
然后在第二种方法中，发表于21年9月，科学家们使用了一种被称为广义混合度规则帕拉蒂尼重力的微调形式，使虫洞可以通过。
虽然这个理论建立在爱因斯坦的广义相对论上，但它允许物质、能量和空间在时间上有更多的灵活性和关系。人们发现，用普通物质的双层薄壳将虫洞的入口分层，这样就可以在不使用任何外来物质和负能量的情况下通过虫洞。
尽管这两种方法还只是在论文中，研究人员希望在未来通过实验来验证他们的理论。如果这些理论被证明是正确的，那么它不仅会让我们的科幻梦想成真，而且还会挑战我们目前对宇宙的理解。
霍金给出了他的一个定理，根据这个定理，黑洞的大小不能随着时间的推移而减小。
这个定理，被称为黑洞面积定理，适用于一个类似的热动力学原理，在trumpy不能随着时间减少。
在21年7月提出41年后，科学家们通过分析两个黑洞产生的引力波，终于证明了斯蒂芬·霍金的黑洞面积定律。
如果霍金的面积定理成立，那么合并形成的新黑洞的视界面积，不应该小于其母黑洞的总视界面积。综上所述，研究人员将ligo记录的引力波数据分成两类，一种是暗物质前后的引力波数据。
后来，他们用这两种测量方法来计算每一类黑洞的表面积，并发现合并后的黑洞的总表面积大于两个较小黑洞的总和。
这意味着事件的总视界面积在合并后并没有减少。这一结果的可信度为95%，从而巩固了霍金的区域定律。然而，尽管这是一个突破，但这一证实却与霍金辐射的另一个关键理论相矛盾，霍金辐射理论认为黑洞随着时间的推移会自发地发出热辐射。
记住这一点，研究小组的目标是测试未来的引力波信号，看看它们是否可能进一步证实霍金定理或新物理学的种子。
如果你有兴趣在家学习天体物理学，一定要查看我们的天体物理学基础系列，链接在描述中给出。这个系列从最基本的层面解释一切，从e - m光谱到望远镜，从恒星的诞生到黑洞和星系的形成。
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外层空间是各种奇怪而奇妙的物体的家园——中子星、星云、星系团。其中最迷人的是黑洞。自 1916 年德国天文学家 Karl Schwarzschild 首次预测它们的存在以来，研究人员已经积累了大量关于这些难以捉摸的巨星的知识。
随着天文学变得越来越先进，科学家们开始更多地了解黑洞的性质。磁漩涡、无线电波射流、虫洞理论、破纪录的爆炸。在过去的几年里，观星者已经看到了这一切，并开始回答其他人提出的一些问题。
黑洞是宇宙巨人，它会吞噬任何穿过它们的路径。它们的引力如此之大，以至于没有任何东西，甚至是光，都无法逃脱它们的引力。所以你会认为不可能探测到黑洞后面的光。当然，任何排放物都会被吸入，对吧？
阿尔伯特爱因斯坦不同意。1915 年，这位德国科学家提出，像黑洞这样的极重物体应该扭曲时空结构，让光在它们周围传播。这是他广义相对论的关键部分，这一思想彻底改变了现代物理学。科学家们之前已经发现了这种效应——称为引力透镜效应——但直到最近才有人设法探测到黑洞后面的光。
然后，在 2021 年 7 月，斯坦福大学的天文学家破解了它。该团队一直在研究位于遥远星系 Zwicky 中心的一个超大质量黑洞，当时他们注意到奇怪的 X 射线发射，他们无法完全将其放在手指上。它们习惯于检测来自黑洞前方的信号，但这些新信号不同。这些闪光后来出现了，而且光线不那么明亮，就像主爆发后到达的回声。经过大量分析，研究人员证实，这些神秘的探测实际上是环绕兹威基黑洞边缘的光脉冲，再次验证了爱因斯坦开创性的相对论。[1]
2019 年，天文学家发布了第一张黑洞外围的图像，创造了 历史 。黑洞本身是不可能拍摄的。这张开创性的照片捕捉到了 5500 万光年外的超大质量黑洞 M87* 的影子。科学家们使用来自称为事件视界望远镜的全球探测器网络的数据编译了这张照片。
两年后，在另一项前所未有的科学壮举中，该团队推出了一张新照片，为这些天体巨兽的神秘行为提供了更重要的见解。最后，在 2021 年 3 月，研究人员揭示了 M87* 的另一张图像，只是这一次显示了围绕其阴影盘旋的磁场线。
像 M87* 这样的黑洞被一圈炽热的宇宙物质包围着。科学家们分析了来自该区域的光和振动的方向。众所周知，黑洞会喷出大量物质，但没有人知道为什么。科学家们希望磁漩涡可以帮助解释这一奇特现象。[2]
2016 年，美国宇航局的钱德拉 X 射线天文台开始从外太空深处获取不寻常的读数。距离我们约 3.9 亿光年的蛇夫座星系团似乎包含一条奇怪的曲线。起初，科学家们驳斥了它是由黑洞引起的想法，因为所涉及的绝对能量似乎太大而令人难以置信。
但随着更多数据的出现，证据开始堆积起来。最终，NASA 意识到，用他们的话说，他们发现了“宇宙中最大的爆炸”。
星系团是宇宙中已知的最大结构之一。它们由数千个星系、暗物质和热气体组成。蛇夫座星团的中央是一个包含超大质量黑洞的大型星系。科学家们认为，巨大的爆炸可能源于那个巨大的太空吞噬者。据说爆炸中释放的能量比之前的记录保持者强五倍，这是 MS 0735+74 星系团的一次大规模喷发。
该研究的主要作者 Simona Giacintucci 将这次爆炸与 1980 年的喷发进行了比较，那次喷发撕裂了圣海伦斯山的顶部。“一个关键的区别是，你可以将 15 个银河系连续放入火山口，这次喷发撞击了星团的热气体。” [3]
近年来，天文学家注意到一些奇怪的变形天体在银河系中潜伏。加州大学洛杉矶分校的研究人员发现它们围绕着我们银河系中心的黑洞盘旋。离黑洞最远的似乎是最紧凑的。但是当它们接近事件视界时，它们开始伸展。
这些奇异的气体球被称为 G 天体。科学家们认为它们是在两颗恒星被黑洞巨大的引力合并在一起时形成的。
科学家们在银河系中发现了六个变异的 G 天体，尽管宇宙其他地方可能还有更多。诺贝尔奖得主 Andrea Ghez 早在 2005 年就发现了第一个 G 天体。但德国的研究人员在七年后才发现第二个 G 天体。[4]
虫洞是穿越太空的宇宙隧道，将旅行者运送到这个宇宙的任何地方，并可能进入其他地方。一百多年前，阿尔伯特·爱因斯坦解释说虫洞可能存在，但没有人确切知道它们是否真的存在。
多年来，天文学家一直在天空中寻找证据来确认或否认虫洞的存在。但在 2020 年 11 月，研究人员发表了一篇论文，暗示他们可能在没有意识到的情况下偶然发现了它们。米哈伊尔·皮奥特罗维奇（Mikhail Piotrovich）提出了某些黑洞实际上可能是虫洞开口的想法。
黑洞和虫洞的共同点比你想象的要多。它们都非常密集，并且都具有巨大的引力。主要区别在于进入黑洞后没有任何东西可以离开，而任何进入虫洞的物体理论上都可以返回。皮奥特罗维奇和他的团队希望研究伽马射线辐射可以帮助证实他们引人入胜的理论。[5]
众所周知，黑洞潜伏在漆黑的太空中，相互碰撞并合并。然而，直到最近，科学家们还认为这个过程是不可见的，在黑暗的笼罩下进行。
但现在，研究人员认为，当黑洞碰撞时，会释放出比太阳亮一万亿倍的耀眼光潮。引力波天文台 Ligo 早在 2019 年就发现了一个耀眼的耀斑，科学家认为这是由两个黑洞在第三个黑洞的存在下合并造成的。周围的气体和尘埃就像碰撞的泛光灯一样，照亮了灾难性的事件。
该研究的主要作者马修格雷厄姆解释说：“在这次更突然的耀斑之前，这个超大质量黑洞已经存在了多年。” “我们得出结论，耀斑很可能是黑洞合并的结果。” [6]
事件视界望远镜 (EHT) 是一项令人难以置信的工程壮举。它由分布在世界各地的八个射电天文台组成。整理他们的数据创造了一个地球大小的巨型高精度望远镜。
2021 年 7 月，EHT 项目发布了一系列黑洞喷射无线电波的图像。半人马座 A 星系中心的黑洞以释放大量能量而闻名，远超银河系中的黑洞。但这标志着科学家们第一次捕捉到一个如此清晰的黑洞，它将物质喷射到天空中。EHT 使科学家能够以比以前高 10 倍的精度和 16 倍的分辨率拍摄巨大的喷流
黑洞和中子星是宇宙中密度最大、最奇特的物体之一。当他们撞在一起时，所有的地狱都崩溃了。碰撞是灾难性事件。这两个庞然大物的强度如此之大，以至于它产生了跨越空间和时间的大波。
在过去的几年里，科学家们已经看到两个黑洞相撞和两个中子星相撞。但直到最近，捕捉一个撞击中子星的黑洞还是一个更加困难的挑战。
然后等了很久，就像公共 汽车 一样，两个人一起来了。2020 年 1 月，天文学家在十天内收到了来自两个黑洞-中子星合并的信号。科学家们认为，这两件事都发生在大约十亿年前。由于太空如此广阔，宇宙回声去年才到达地球。在这两种情况下，黑洞都非常巨大，以至于吞噬了中子星。[8]
2020 年，科学家们在探测到黑洞碰撞后摸不着头脑，根据理论，这应该是不可能的。至少有一个歌利亚的质量是太阳的 85 倍，科学家们过去认为太阳太大而无法参与这种碰撞。
两者碰撞并融合后，产生了一个比太阳重近 150 倍的黑洞。这比之前检测到的任何黑洞都重。
遥远的合并被认为是在宇宙只有当前年龄的一半时发生的。理论天体物理学家伊利亚·曼德尔将这一发现描述为“非常出乎意料”。[9]
英国物理学家罗杰彭罗斯爵士是天文学的关键人物。1969年，他提出未来文明可以利用黑洞来产生能量的想法。理论上，靠近但不在黑洞内部的物体应该获得负能量。彭罗斯建议这个物体应该分成两半，一半被黑洞吸入，另一半被退回。后退的那一半现在应该从黑洞中获得能量。这种能量，如果被利用，可以用来为整个星球提供动力。
就目前情况而言，这样的壮举远远超出了当前技术的限制。但是彭罗斯正确吗？1971 年，物理学家 Yakov Zel'dovich 设计了一个可以在地球上进行的实验，以测试彭罗斯的远大理论。不幸的是，由于技术限制，泽尔多维奇的实验也无法进行。
快进到 2020 年 6 月，距彭罗斯首次提出这一想法已有半个多世纪，格拉斯哥大学的研究人员终于能够证明他的理论。该团队建造了一个扬声器环来重现黑洞的旋转效果。然后，他们聆听声波束被扭曲和扭曲，就像彭罗斯最初理论中的物体一样。
随着天文学变得越来越先进，科学家们开始更多地了解黑洞的性质。磁漩涡、无线电波射流、虫洞理论、破纪录的爆炸。在过去的几年里，观星者已经看到了这一切，并开始回答其他人提出的一些问题。
黑洞是宇宙巨人，它会吞噬任何穿过它们的路径。它们的引力如此之大，以至于没有任何东西，甚至是光，都无法逃脱它们的引力。所以你会认为不可能探测到黑洞后面的光。当然，任何排放物都会被吸入，对吧？
阿尔伯特爱因斯坦不同意。1915 年，这位德国科学家提出，像黑洞这样的极重物体应该扭曲时空结构，让光在它们周围传播。这是他广义相对论的关键部分，这一思想彻底改变了现代物理学。科学家们之前已经发现了这种效应——称为引力透镜效应——但直到最近才有人设法探测到黑洞后面的光。
然后，在 2021 年 7 月，斯坦福大学的天文学家破解了它。该团队一直在研究位于遥远星系 Zwicky 中心的一个超大质量黑洞，当时他们注意到奇怪的 X 射线发射，他们无法完全将其放在手指上。它们习惯于检测来自黑洞前方的信号，但这些新信号不同。这些闪光后来出现了，而且光线不那么明亮，就像主爆发后到达的回声。经过大量分析，研究人员证实，这些神秘的探测实际上是环绕兹威基黑洞边缘的光脉冲，再次验证了爱因斯坦开创性的相对论。[1]
2019 年，天文学家发布了第一张黑洞外围的图像，创造了 历史 。黑洞本身是不可能拍摄的。这张开创性的照片捕捉到了 5500 万光年外的超大质量黑洞 M87* 的影子。科学家们使用来自称为事件视界望远镜的全球探测器网络的数据编译了这张照片。
两年后，在另一项前所未有的科学壮举中，该团队推出了一张新照片，为这些天体巨兽的神秘行为提供了更重要的见解。最后，在 2021 年 3 月，研究人员揭示了 M87* 的另一张图像，只是这一次显示了围绕其阴影盘旋的磁场线。
像 M87* 这样的黑洞被一圈炽热的宇宙物质包围着。科学家们分析了来自该区域的光和振动的方向。众所周知，黑洞会喷出大量物质，但没有人知道为什么。科学家们希望磁漩涡可以帮助解释这一奇特现象。[2]
2016 年，美国宇航局的钱德拉 X 射线天文台开始从外太空深处获取不寻常的读数。距离我们约 3.9 亿光年的蛇夫座星系团似乎包含一条奇怪的曲线。起初，科学家们驳斥了它是由黑洞引起的想法，因为所涉及的绝对能量似乎太大而令人难以置信。
但随着更多数据的出现，证据开始堆积起来。最终，NASA 意识到，用他们的话说，他们发现了“宇宙中最大的爆炸”。
星系团是宇宙中已知的最大结构之一。它们由数千个星系、暗物质和热气体组成。蛇夫座星团的中央是一个包含超大质量黑洞的大型星系。科学家们认为，巨大的爆炸可能源于那个巨大的太空吞噬者。据说爆炸中释放的能量比之前的记录保持者强五倍，这是 MS 0735+74 星系团的一次大规模喷发。
该研究的主要作者 Simona Giacintucci 将这次爆炸与 1980 年的喷发进行了比较，那次喷发撕裂了圣海伦斯山的顶部。“一个关键的区别是，你可以将 15 个银河系连续放入火山口，这次喷发撞击了星团的热气体。” [3]
近年来，天文学家注意到一些奇怪的变形天体在银河系中潜伏。加州大学洛杉矶分校的研究人员发现它们围绕着我们银河系中心的黑洞盘旋。离黑洞最远的似乎是最紧凑的。但是当它们接近事件视界时，它们开始伸展。
这些奇异的气体球被称为 G 天体。科学家们认为它们是在两颗恒星被黑洞巨大的引力合并在一起时形成的。
科学家们在银河系中发现了六个变异的 G 天体，尽管宇宙其他地方可能还有更多。诺贝尔奖得主 Andrea Ghez 早在 2005 年就发现了第一个 G 天体。但德国的研究人员在七年后才发现第二个 G 天体。[4]
虫洞是穿越太空的宇宙隧道，将旅行者运送到这个宇宙的任何地方，并可能进入其他地方。一百多年前，阿尔伯特·爱因斯坦解释说虫洞可能存在，但没有人确切知道它们是否真的存在。
多年来，天文学家一直在天空中寻找证据来确认或否认虫洞的存在。但在 2020 年 11 月，研究人员发表了一篇论文，暗示他们可能在没有意识到的情况下偶然发现了它们。米哈伊尔·皮奥特罗维奇（Mikhail Piotrovich）提出了某些黑洞实际上可能是虫洞开口的想法。
黑洞和虫洞的共同点比你想象的要多。它们都非常密集，并且都具有巨大的引力。主要区别在于进入黑洞后没有任何东西可以离开，而任何进入虫洞的物体理论上都可以返回。皮奥特罗维奇和他的团队希望研究伽马射线辐射可以帮助证实他们引人入胜的理论。[5]
众所周知，黑洞潜伏在漆黑的太空中，相互碰撞并合并。然而，直到最近，科学家们还认为这个过程是不可见的，在黑暗的笼罩下进行。
但现在，研究人员认为，当黑洞碰撞时，会释放出比太阳亮一万亿倍的耀眼光潮。引力波天文台 Ligo 早在 2019 年就发现了一个耀眼的耀斑，科学家认为这是由两个黑洞在第三个黑洞的存在下合并造成的。周围的气体和尘埃就像碰撞的泛光灯一样，照亮了灾难性的事件。
该研究的主要作者马修格雷厄姆解释说：“在这次更突然的耀斑之前，这个超大质量黑洞已经存在了多年。” “我们得出结论，耀斑很可能是黑洞合并的结果。” [6]
事件视界望远镜 (EHT) 是一项令人难以置信的工程壮举。它由分布在世界各地的八个射电天文台组成。整理他们的数据创造了一个地球大小的巨型高精度望远镜。
2021 年 7 月，EHT 项目发布了一系列黑洞喷射无线电波的图像。半人马座 A 星系中心的黑洞以释放大量能量而闻名，远超银河系中的黑洞。但这标志着科学家们第一次捕捉到一个如此清晰的黑洞，它将物质喷射到天空中。EHT 使科学家能够以比以前高 10 倍的精度和 16 倍的分辨率拍摄巨大的喷流
黑洞和中子星是宇宙中密度最大、最奇特的物体之一。当他们撞在一起时，所有的地狱都崩溃了。碰撞是灾难性事件。这两个庞然大物的强度如此之大，以至于它产生了跨越空间和时间的大波。
在过去的几年里，科学家们已经看到两个黑洞相撞和两个中子星相撞。但直到最近，捕捉一个撞击中子星的黑洞还是一个更加困难的挑战。
然后等了很久，就像公共 汽车 一样，两个人一起来了。2020 年 1 月，天文学家在十天内收到了来自两个黑洞-中子星合并的信号。科学家们认为，这两件事都发生在大约十亿年前。由于太空如此广阔，宇宙回声去年才到达地球。在这两种情况下，黑洞都非常巨大，以至于吞噬了中子星。[8]
2020 年，科学家们在探测到黑洞碰撞后摸不着头脑，根据理论，这应该是不可能的。至少有一个歌利亚的质量是太阳的 85 倍，科学家们过去认为太阳太大而无法参与这种碰撞。
两者碰撞并融合后，产生了一个比太阳重近 150 倍的黑洞。这比之前检测到的任何黑洞都重。
遥远的合并被认为是在宇宙只有当前年龄的一半时发生的。理论天体物理学家伊利亚·曼德尔将这一发现描述为“非常出乎意料”。[9]
英国物理学家罗杰彭罗斯爵士是天文学的关键人物。1969年，他提出未来文明可以利用黑洞来产生能量的想法。理论上，靠近但不在黑洞内部的物体应该获得负能量。彭罗斯建议这个物体应该分成两半，一半被黑洞吸入，另一半被退回。后退的那一半现在应该从黑洞中获得能量。这种能量，如果被利用，可以用来为整个星球提供动力。
就目前情况而言，这样的壮举远远超出了当前技术的限制。但是彭罗斯正确吗？1971 年，物理学家 Yakov Zel'dovich 设计了一个可以在地球上进行的实验，以测试彭罗斯的远大理论。不幸的是，由于技术限制，泽尔多维奇的实验也无法进行。
快进到 2020 年 6 月，距彭罗斯首次提出这一想法已有半个多世纪，格拉斯哥大学的研究人员终于能够证明他的理论。该团队建造了一个扬声器环来重现黑洞的旋转效果。然后，他们聆听声波束被扭曲和扭曲，就像彭罗斯最初理论中的物体一样。
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材料的行为受其状态方程控制。对于中子星，这个状态方程是托尔曼-奥本海默-沃尔科夫 (TOV) 方程。但是如果对中子星核心没有更好的了解，它的使用是有限的。例如，我们最好的 TOV 计算将中子星质量的上限设置为大约 2.16 个太阳质量，但该限制可能高达 2.6 个太阳质量。为了使 TOV 方程更准确，我们需要了解夸克物质是否在中子星的核心形成，或者极端中子星是否会变成夸克星。
我们了解这一点的最佳机会来自对中子星与黑洞碰撞的观察。当两个黑洞相撞时，它们不会直接发出任何光，只有引力波。当中子星与黑洞相撞时，当恒星被撕裂时，只有中子星物质会发光。通过结合对这种合并的光学和引力波观测，我们可以更好地了解中子星。
2020 年 1 月，天文学家探测到两个引力波事件，分别命名为 GW200105 和 GW200115。第一个是 9 个太阳质量体与一个 1.9 个太阳质量体的合并，而第二个是一个 6 个太阳质量体和一个 1.5 个太阳质量体的合并。在这两种情况下，较小的质量都太大而不能成为白矮星，但远低于中子星的质量限制。因此，它们是第一次确认的黑洞/中子星合并。这是一件大事，将开启对中子星的更深入了解。
LIGO 和 Virgo 的下一次观测将在 2022 年夏天进行。如果幸运的话，它应该能让我们第一次详细了解中子星的内部结构。
我们了解这一点的最佳机会来自对中子星与黑洞碰撞的观察。当两个黑洞相撞时，它们不会直接发出任何光，只有引力波。当中子星与黑洞相撞时，当恒星被撕裂时，只有中子星物质会发光。通过结合对这种合并的光学和引力波观测，我们可以更好地了解中子星。
2020 年 1 月，天文学家探测到两个引力波事件，分别命名为 GW200105 和 GW200115。第一个是 9 个太阳质量体与一个 1.9 个太阳质量体的合并，而第二个是一个 6 个太阳质量体和一个 1.5 个太阳质量体的合并。在这两种情况下，较小的质量都太大而不能成为白矮星，但远低于中子星的质量限制。因此，它们是第一次确认的黑洞/中子星合并。这是一件大事，将开启对中子星的更深入了解。
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