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黑洞是宇宙中最为神秘、最为特殊的天体之一,因为黑洞的引力极其强大,落入黑洞表面(事件视界)的东西都不能逃脱出来,就连光都会被束缚住,所以黑洞的本体是绝对黑色,我们无法通过光学或者其他电磁波手段来直接观测到黑洞本身。

然而,根据发表于《自然》(Nature)杂志的一项新研究[1],斯坦福大学的天文学家有了重大发现,他们第一次观测到了来自黑洞背后的光,而这也是爱因斯坦广义相对论的预言之一,如今首次被观测事实直接证明。

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根据广义相对论,一个足够致密的天体将会在自身重力作用下坍缩成无穷小的奇点。集中了所有质量的奇点会把周围一定范围的空间弯曲成封闭的状态,使得包括光在内的任何东西都无法从中逃离,这就是黑洞。也就是说,黑洞本身是无实体的,只有极度弯曲的封闭空间和位于中心的奇点。

虽然早已有很多间接证据表明黑洞是存在的,但由于黑洞是绝对黑暗的,要想直接看到黑洞本身被认为是不可能的。直到口径达到地球大小的事件视界望远镜(EHT)的出现,观测黑洞才成为了可能。

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星系中心大都潜伏着一个超大质量黑洞,其质量至少是太阳的几十万倍,最大的甚至可以超过太阳100亿倍。超大质量黑洞会不断吞噬周围的物质,其强大的引力让落入黑洞的物质发生剧烈摩擦,温度急剧升高,发出了宇宙中最为强烈的亮光之一,形成了围绕在黑洞周围的发光吸积盘。

5350万光年外的M87星系中心有一个超大质量黑洞,事件视界望远镜观测到了该黑洞周围的吸积盘,它衬托出了中间的一个暗影,这就是超大质量黑洞,这是人类第一次直接证明了黑洞的存在。

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在这项新研究中,天文学家把研究目标转向了I兹威基1(I Zwicky 1)星系,它距离地球大约8亿光年,在其中心有一个活跃的超大质量黑洞,正在大量吞噬物质。

天文学家本来要研究超大质量黑洞的冕区,这是黑洞周围充满高能粒子的区域,位于吸积盘的内边缘。物质在落入黑洞时,可以被热至数百万度。在这种超高温度下,电子脱离原子,形成磁化的等离子体,以及旋转的磁场。高能电子会被强大的磁场加速,由此发射出强烈的X射线。

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当天文学家观测黑洞冕区的X射线耀斑时,他们注意到了一些较弱的闪光。这些是同样的X射线,但从黑洞后面反射回来,这就是所谓的光回波,天文学家第一次看到了黑洞的另一侧。

爱因斯坦的广义相对论早就预言了这种奇特的现象,但此前并没有观测到。直到现在,天文学家首次看到了黑洞的背后。这要得益于黑洞极端的引力弯曲了空间,扭曲了磁场,迫使光又绕了回来。

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