打开网易新闻 查看精彩图片

2025年12月18日,科学家们宣布,他们首次直接观测到旋转黑洞扭曲宇宙时空的证据。想像一下,当你搅拌一碗糖水,转动的勺子会带动周围的水跟着旋转。现在,这一场景放大到了宇宙尺度,一个巨大的黑洞在旋转,它不仅吞噬一切,还能“拖拽”周围的时空,让整个宇宙结构像被搅动的糖水一样扭曲。

这一发现发表在最新《科学进展》杂志上,由中国科学院国家天文台领导、卡迪夫大学支持的研究团队完成。它不仅证实了爱因斯坦100多年前的预言,还为我们揭开了黑洞的更多秘密。

黑洞是宇宙中最极端的天体之一。它是由恒星坍缩形成的,当一颗大质量恒星耗尽燃料后,核心会塌缩成一个密度极高的点——奇点。黑洞的引力如此强大,以至于连光都无法逃脱。

根据阿尔伯特·爱因斯坦1915年提出的广义相对论,引力不是一种“力”,而是时空的弯曲。时空就像一张巨大的橡胶膜,重物(如行星或黑洞)会让它凹陷,影响附近物体的运动。

旋转的黑洞更特别:它们不只弯曲时空,还会“拖拽”它,就像一个高速旋转的陀螺会拉扯周围的空气。这就是所谓的“框架拖拽”效应。简单说,黑洞旋转时,会像搅拌机一样“搅动”时空,导致附近物质的轨道摇摆不定。这个效应在日常生活中微乎其微,但在黑洞附近,它能制造出戏剧性的宇宙事件。

研究团队关注的焦点是一个叫AT2020afhd的“潮汐破坏事件”(TDE)。什么是TDE?想像一颗恒星不幸靠近一个超大质量黑洞。黑洞的引力像潮汐一样拉扯恒星的两端,把它撕成碎片。这些碎片会形成一个围绕黑洞旋转的“吸积盘”——一个炙热的、旋转的物质环,就像土星环但更狂暴。从这个盘中,黑洞会喷射出接近光速的高能物质流,叫“喷流”。在AT2020afhd事件中,科学家们发现,吸积盘和喷流在以20天的周期摇摆。这不是随机晃动,而是黑洞旋转拖拽时空的直接证据。

为什么这是首次?过去,科学家在其他TDE中看到过稳定的信号,但AT2020afhd的信号有短期变化,无法用能量释放解释。这让团队确信,这就是“框架拖拽”在起作用。通过分析X射线、无线电和光谱数据,他们描绘出黑洞如何像磁铁一样产生“引力磁场”,影响附近物质。

令人震惊的是,早在100多年前,爱因斯坦就提出了黑洞会产生“框架拖拽”效应,但直到现在,我们才有技术捕捉到它,并直接证实了广义相对论的一个关键预测。它帮助我们了解黑洞的自转速度、吸积过程(物质如何落入黑洞)和喷流的形成。喷流是宇宙中最强大的能量源之一,能影响整个星系的演化。知道黑洞如何拖拽时空,就能更好地模拟这些过程,甚至预测更多TDE事件。