研究證明，正如愛因斯坦預(yù)測的那樣，黑洞有一個“俯沖區(qū)” 雅格布·普里斯科 CNN記者雅格布·普里斯科報道 4分鐘閱讀 Fri東部時間2024年5月17日下午2點32分發(fā)布https://edition./2024/05/17/world/black-holes-einstein-plunging-region-scn/index.html觀看:美國國家航空航天局模擬展示了被吸進(jìn)黑洞會是什么樣子 美國有線電視新聞網(wǎng) — 阿爾伯特·愛因斯坦是對的:正如他的引力理論所預(yù)言的那樣，在黑洞邊緣有一個區(qū)域，物質(zhì)不再停留在軌道上，而是落入其中。 使用能夠檢測X射線的望遠(yuǎn)鏡，一組天文學(xué)家首次觀察到了這個區(qū)域——稱為“墜落區(qū)”——位于距離地球約1萬光年的黑洞中?！拔覀円恢焙雎粤诉@個區(qū)域，因為我們沒有數(shù)據(jù)，”研究科學(xué)家安德魯·芒梅里說，他是這項研究的第一作者，該研究于周四發(fā)表在《皇家天文學(xué)會月報》上?！暗F(xiàn)在我們知道了，我們無法用其他方式解釋。” 這不是黑洞第一次幫助證實愛因斯坦的偉大理論，也就是廣義相對論。2019年拍攝的第一張黑洞照片此前加強了這位革命物理學(xué)家的核心假設(shè)，即重力只是彎曲時空結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。 多年來，愛因斯坦的許多其他預(yù)測都被證明是正確的，其中包括引力波和宇宙速度極限。“在這一點上，他是一個很難打賭的人，”英國牛津大學(xué)物理系Leverhulme-Peierls研究員Mummery說。 “我們專門出去尋找這一個——這一直是我們的計劃。我們已經(jīng)為是否能找到它爭論了很長時間，”Mummery說?！叭藗冋f這是不可能的，所以確認(rèn)它在那里真的很令人興奮。”在一幅藝術(shù)家的插圖中，黑洞從伴星中吸取物質(zhì)，形成一個圓盤，在落入黑洞之前圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)。美國國家航空航天局/CXC/魏斯 “像瀑布的邊緣” 觀測到的黑洞位于一個名為MAXI J1820 + 070的系統(tǒng)中，該系統(tǒng)由一顆比太陽小的恒星和黑洞本身組成，估計有7到8個太陽質(zhì)量。天文學(xué)家使用美國國家航空航天局的太空NuSTAR和更好的望遠(yuǎn)鏡收集數(shù)據(jù)，并了解來自恒星的熱氣(稱為等離子體)是如何被吸入黑洞的。 NuSTAR是環(huán)繞地球的核光譜望遠(yuǎn)鏡陣列的縮寫，NICER，正式名稱為中子星內(nèi)部成分探測器，位于國際空間站。美國國家航空航天局的太空NuSTAR望遠(yuǎn)鏡，這是一個藝術(shù)家的概念，首次被用于探測黑洞周圍的“陷入?yún)^(qū)域”。美國國家航空航天局/JPL加州理工學(xué)院“在這些黑洞周圍有巨大的軌道物質(zhì)圓盤（來自附近的恒星），”Mummery說。“大部分是穩(wěn)定的，這意味著它可以快樂地流動。它就像一條河流，而跌落區(qū)域就像瀑布的邊緣——你所有的支撐都消失了，你只會一頭栽下去。你能看到的大部分是河流，但在最末端有一個小區(qū)域，這基本上就是我們發(fā)現(xiàn)的，”他補充說，盡管“河流”已經(jīng)被廣泛觀察到，但這是“瀑布”的第一個證據(jù) Mummery解釋說，與事件視界不同，事件視界更靠近黑洞中心，不會讓任何東西逃逸，包括光和輻射，在“俯沖區(qū)”光仍然可以逃逸，但物質(zhì)會因強大的引力而注定失敗。 這項研究的發(fā)現(xiàn)可以幫助天文學(xué)家更好地了解黑洞的形成和演化?！拔覀兛梢酝ㄟ^研究這個區(qū)域來真正了解它們，因為它就在邊緣，所以它給了我們最多的信息，”Mummery說。 包括國家科學(xué)基金會NOIRLab的一名天文學(xué)家在內(nèi)的一組研究人員開發(fā)了一種新的機器學(xué)習(xí)技術(shù)，以增強無線電干涉測量圖像的保真度和清晰度。為了展示他們被稱為PRIMO的新方法的威力，該團(tuán)隊創(chuàng)建了一個新的高保真版本的標(biāo)志性事件視界望遠(yuǎn)鏡圖像，該圖像顯示了梅西耶87中心的超大質(zhì)量黑洞，這是一個距離地球5500萬光年的巨型橢圓星系。EHT合作組織最初于2019年發(fā)布的M87超大質(zhì)量黑洞圖像（左）；和使用相同數(shù)據(jù)集的PRIMO算法生成的新圖像（右）。 這項研究缺少了一個黑洞的實際圖像，因為它太小太遠(yuǎn)了。但是另一組牛津研究人員正在研究比照片更好的東西:第一部黑洞電影。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，該團(tuán)隊首先需要建立一個新的天文臺，位于納米比亞的非洲毫米望遠(yuǎn)鏡，Mummery預(yù)計該天文臺將在十年內(nèi)上線。該望遠(yuǎn)鏡將加入國際事件視界望遠(yuǎn)鏡合作項目，該項目于2019年拍攝了開創(chuàng)性的黑洞圖像，將使科學(xué)家能夠觀察和拍攝銀河系中心及以外的大型黑洞。 與過去的聯(lián)系 根據(jù)馬里蘭大學(xué)帕克學(xué)院天文學(xué)教授克里斯托弗·雷諾茲的說法，找到“墜落區(qū)”的實際證據(jù)是重要的一步，這將使科學(xué)家們大大完善物質(zhì)在黑洞周圍行為的模型?！袄?，它可以用來測量黑洞的旋轉(zhuǎn)速度，”雷諾茲說，他沒有參與這項研究。 加州斯坦福大學(xué)的研究科學(xué)家丹·威爾金斯（Dan Wilkins）稱這是一項令人興奮的進(jìn)展，并指出2018年我們銀河系內(nèi)的一個黑洞爆發(fā)了一次極其明亮的光，伴隨著過量的高能X射線。 天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)了我們銀河系中最大的恒星黑洞，這要歸功于它在一顆伴星上引發(fā)的擺動運動。這位藝術(shù)家的印象顯示了恒星和黑洞（名為蓋亞BH3）圍繞其共同質(zhì)心的軌道。歐洲航天局的蓋亞任務(wù)歷時數(shù)年對這種擺動進(jìn)行了測量。來自其他望遠(yuǎn)鏡的額外數(shù)據(jù)，包括位于智利的ESO甚大望遠(yuǎn)鏡，證實了這個黑洞的質(zhì)量是我們太陽的33倍。伴星的化學(xué)成分表明，黑洞是在一顆大質(zhì)量恒星坍塌后形成的，與理論預(yù)測的一樣，該恒星含有非常少的重元素或金屬。 “我們當(dāng)時假設(shè)這種過量來自'墜落區(qū)’的高溫物質(zhì)，但我們沒有對這種排放的情況進(jìn)行全面的理論預(yù)測，”威爾金斯說，他也沒有參與這項新研究。 他補充說，這項研究實際上執(zhí)行了這一計算，使用愛因斯坦的引力理論來預(yù)測黑洞周圍“俯沖區(qū)域”物質(zhì)發(fā)出的X射線的樣子，并將它與2018年明亮爆發(fā)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。 “這將是未來十年左右的主要發(fā)現(xiàn)空間，”威爾金斯說，“我們期待著下一代X射線望遠(yuǎn)鏡，它將為我們提供黑洞視界外最內(nèi)部區(qū)域的更詳細(xì)測量結(jié)果?！?/span>