哈勃太空望远镜重大突破：首次发现一个“无形黑洞”

北京时间 2 月 16 日消息，据国外媒体报道，由于存在发光物质，天文学家在 2019 年拍摄到有史以来第一张黑洞存在的直接图像，但是很多黑洞实际上几乎不可能被探测到。目前，一支研究团队利用哈勃太空望远镜获得一项新发现 -- 一个几乎无形的黑洞！

黑洞是大型恒星死亡和恒星核心坍缩后的产物，其密度异常高，引力很大，以至于包括光在内的任何物质都无法快速逃离黑洞。天文学家热衷于研究黑洞，因为黑洞可以揭晓恒星是如何死亡的，通过测量黑洞的质量，我们可以了解恒星的最后时刻发生了什么，那时恒星核心正在坍塌，外层正在剥离。

从定义上看，黑洞似乎是无形的，毕竟它们因其捕获光的能力而得名。但由于它们的强大引力，我们仍然可以通过黑洞与其他物质的相互作用来探测它们，目前使用该方法已经探测到数百个小型黑洞。

探测黑洞有两种不同的方法，对于"X 射线双星"，一颗恒星和一个黑洞环绕一个共享中心运行，期间产生 X 射线，黑洞引力场能从伴星中吸食物质，这些伴星逸出物质将环绕黑洞旋转，在旋转中由于不断摩擦而逐渐升温，当它们被吸入黑洞并消失之前，炽热的物质在 X 射线中发出明亮光芒，从而可观测到黑洞的存在；人们还能探测到双黑洞的存在，当两个黑洞处于合并状态时，将螺旋向内运动，并释放出短暂的引力波闪光，这就是时空涟漪。

事实上，宇宙有许多在空间中漂移而不与任何物质发生作用的流浪黑洞，这使得它们很难被探测到，这是一个棘手的问题，因为如果我们不能探测到孤立的黑洞，那么我们就无法了解到黑洞是如何形成的。

为了发现这样无形的黑洞，一支科学家团队将现有的两种黑洞观测方法结合起来，经过多年研究探索，他们发现了寻找黑洞的一种新方法！

爱因斯坦的广义相对论认为，大质量物体会使经过它们的光线弯曲，这意味着任何经过无形黑洞的光线（但未接近或最终进入黑洞），都会像通过透镜的光线一样发生扭曲，该现象被称为引力透镜效应。当前景物体与背景物体对齐时，就会出现引力透镜效应，使经过它们的光线发生扭曲，该方法已被用于研究从星系团、行星等一切宇宙事物。

该研究报告作者结合了两种类型引力透镜观测法来寻找黑洞，起初他们发现遥远恒星释放的光线会突然放大，短暂地会让它看起来更加明亮，然后再恢复正常。但是他们看不到任何通过引力透镜作用产生放大效应的前景物体，这表明该物体可能是一个孤立的黑洞，此前从未被发现过，但同时也潜在一个问题 -- 它可能仅是一颗光线微弱的恒星。

弄清楚它是一个黑洞还是一颗光线微弱的恒星，这需要花费天文学家大量的时间和精力，第二种引力透镜观测法就是基于该原理，研究人员观测分析哈勃太空望远镜连续 6 年对某恒星数次拍摄图像，测量某恒星在光线偏转时的运动距离，从而确定它是黑洞还是光线微弱的恒星。

最终这些方法能够计算产生透镜效应的物体质量和距离，他们发现一个神秘天体的质量大约是太阳质量的 7 倍，距离地球大约 5000 光年，这听起来似乎很遥远，但实际上很近。如果是该等级的恒星，我们应该能探测到，由于我们无法直接观测以它，从而断定它一定是一个孤立的黑洞。

使用哈勃太空望远镜进行此次观测并不容易，研究人员很难利用望远镜持续观测某天体，因此通过该方法找到更多无形黑洞并不乐观。幸运的是，我们正处于天文学革命的开端，这要归功于新一代天文勘测设备，包括：当前正在进行的"盖亚"天体测量项目，以及即将到来的维拉・鲁宾天文台和南希・格雷斯罗马太空望远镜，所有这些设备都将以前所未有的精度对宇宙空间进行重复、持续性测量。

该勘测方法对于天文学领域具有积极意义，但对于如此多有规律、高精度空间测量，将使我们能够在非常短的时间尺度上研究大量变化的天体目标。下步我们将研究各种各样的天体，例如：小行星、被称为超新星的爆炸恒星，以及独特方式环绕其他恒星的行星。

目前我们发现了第一个无形黑洞，这意味着我们可能很快就会发现更多黑洞，将填补我们对恒星死亡和黑洞形成的理解空缺。