愛因斯坦是一位著名的物理學家，他提出的相對論，被認為是現(xiàn)代物理學的兩大基石之一，通過該理論，我們不但可以更好地理解宇宙萬物，而且還能夠?qū)τ钪嬷械囊恍┈F(xiàn)象進行預測。當然了，在做出了預測之后，我們還應該對其進行驗證，用實際證據(jù)去“考驗”通過該理論給出的預測到底對不對。

在過去的日子里，相對論已經(jīng)通過了大量的“考驗”，而根據(jù)近日發(fā)表在《皇家天文學會月刊》的一項研究，愛因斯坦又對了一次，因為科學家首次發(fā)現(xiàn)黑洞邊緣的“暴跌區(qū)”（plunging region），而在此之前，科學家早已根據(jù)相對論預測出了“暴跌區(qū)”的存在。下面我們就來看看這具體是怎么回事。

正如我們所知，黑洞是一種引力場非常強大的天體，即使是光都無法從黑洞的“事件視界”之內(nèi)逃逸出來，也就是說，黑洞本身是不可見的，那科學家又是如何觀測黑洞的呢？一個最常用的方法，就是觀測黑洞的吸積盤。

簡單來講，由于宇宙萬物都是處于運動之中，因此那些被黑洞引力“捕獲”到的物質(zhì)，其運動方向幾乎不可能徑直“對準”黑洞的質(zhì)心，在絕大多情況下，它們都會沿著一種螺旋形的軌道向黑洞墜落，在此過程中，由于角動量守恒，它們的速度就會越來越快，如果黑洞“捕獲”的物質(zhì)足夠多，那么大量的物質(zhì)就會在黑洞周圍形成一個高速旋轉(zhuǎn)的盤狀結(jié)構(gòu)。

這種盤狀結(jié)構(gòu)，就被稱為黑洞的吸積盤，由于其中的物質(zhì)速度極快，并且不斷地在發(fā)生劇烈的碰撞與摩擦，因此黑洞的吸積盤通常都是非?！盁霟帷焙汀懊髁痢钡?，通過對其進行觀測，科學家就可以知道黑洞的存在，并對其展開研究。

在黑洞強大引力的作用下，吸積盤中物質(zhì)仍然會一邊圍繞著黑洞旋轉(zhuǎn)，一邊不斷地向黑洞的“事件視界”接近，不出意外的話（例如發(fā)生黑洞噴流事件），它們最終都會被黑洞吞噬。

根據(jù)基于相對論的理論預測，在被吞噬的過程中，吸積盤中的物質(zhì)并不會勻速地墜入“事件視界”，因為當它們進入到一個距離“事件視界”足夠近的區(qū)域時，極度彎曲的時空就將會使這些物質(zhì)無法保持環(huán)繞黑洞的運動狀態(tài)，在這種情況下，這些物質(zhì)就會直接向“事件視界”之內(nèi)墜落。

這個距離“事件視界”足夠近的區(qū)域，就被稱為“暴跌區(qū)”。為了方便理解，我們不妨來做一個簡單的比喻。

想象一個場景，一條平靜的河流緩緩流動，在其前方，存在著一個瀑布，在這種情況下，當河流中的水抵達瀑布邊緣時，就無法再保持平穩(wěn)的流動，而是會直接墜落下去，而黑洞吸積盤中的物質(zhì)和“暴跌區(qū)”，就與這個場景中河流中的水和瀑布類似。

那么，這種理論上的預測到底對不對呢？這就需要用實際證據(jù)來說話了。

此次研究的對象是一個名為“MAXI J1820+070”的系統(tǒng)，該系統(tǒng)距離我們大約10000光年，包含了兩顆恒星和一個質(zhì)量約為太陽質(zhì)量8.5倍的黑洞，由于這個黑洞時不時地就會從它的兩個“同伴”那里吸收物質(zhì)，因此它就成了科學家觀測的理想目標。

該研究團隊在分析“MAXI J1820+070”的觀測數(shù)據(jù)時發(fā)現(xiàn)，在該系統(tǒng)的那個黑洞的一次爆發(fā)過程中，其X射線波段存在著“額外的輝光”，為什么會這樣呢？

科學家推測，這應該與黑洞的“暴跌區(qū)”密切相關(guān)，因為基于相對論的理論預測，進入“暴跌區(qū)”的物質(zhì)，其速度會陡然增加，并因此產(chǎn)生大量的X射線。

為了驗證這種推測是否正確，該研究團隊建立了理論模型，并將實際觀測數(shù)據(jù)與模擬結(jié)果進行對比，研究結(jié)果表明，此次“額外的輝光”與理論上的模擬結(jié)果幾乎完全匹配，這就表明了“暴跌區(qū)”確實存在。

該團隊表示，首次發(fā)現(xiàn)黑洞邊緣的“暴跌區(qū)”，進一步驗證了愛因斯坦的相對論對黑洞物質(zhì)吸積過程的預測，這不僅對我們理解黑洞具有重要意義，也為未來的研究指明了方向。

參考資料：Continuum emission from within the plunging region of black hole discs，Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 531, Issue 1, Pages 366–386