科学家是如何找到绝对看不见的“黑洞”的呢？

科学家是如何让看不见的黑洞现形的？~

通过捕捉宇宙中的x射线来推断黑洞的存在，引力波探测可以帮助科学家了解宇宙中双黑洞系统的分布、形成和演化机制。神秘幽灵般的黑洞不发射任何光辐射，那么如何在浩瀚的宇宙中探测到它们呢？这看起来有点像在煤窖里找黑猫。幸运的是，科学家已经发现了一些方法，其中之一就是“慧眼”。
方法一：柴郡猫的笑容
虽然人类不能直接看到黑洞，但它就像《爱丽丝漫游仙境》中露牙齿的柴郡猫，通过强大引力造成的时空扭曲展现出它的“微笑”。来自遥远天体的光将在黑洞附近弯曲，黑洞充当引力透镜。
方法二：星星绕着谁跳舞？
黑洞的引力会影响附近的天体。天文学家已经观察到一些天体系统，其中两颗恒星由于相互吸引而围绕彼此运动。天文学家还发现，在一些这样的双星系统中只能看到一颗恒星，它围绕一颗看不见的伴星运行。
方法三：一贪吃就露馅

当黑洞吞噬恒星和其他物质时，这些物质会被黑洞的巨大引力撕裂成气体，并在黑洞的视界外围形成一个旋转的气体吸积盘，气体向视界旋转，慢慢被吸入黑洞。吸积盘中的气体高速旋转，气体离视界越近，转速就越快。高速气体之间的摩擦会产生大量热量，使吸积盘中心部分的气体温度达到惊人的高度，并发出强烈的x射线。科学家可以通过捕捉宇宙中的x射线来推断黑洞的存在。
方法四：看不见还可以听

引力波就像时空的涟漪。由两个黑洞组成的天体系统不会产生可以被探测到的电磁波辐射。因此引力波是目前研究双星质量黑洞的唯一手段。引力波为人类研究黑洞打开了一扇新的窗口。引力波探测可以帮助科学家了解宇宙中双黑洞系统的分布、形成和演化机制。科学家认为，未来更精确的引力波探测将有可能探测黑洞内部物质的分布，从而了解它们的形成和演化历史。

方法一：柴郡猫的笑容
虽然人类不能直接看见黑洞，但是它就好像《爱丽丝漫游仙境》中会露出牙齿的柴郡猫一样，通过强引力所导致的时空扭曲展现它的“笑容”。远方天体发出的光线在黑洞附近会被弯曲，黑洞扮演了引力透镜的角色。

爱因斯坦的广义相对论预言了这种效应，对于一个大质量天体而言，比如黑洞或者星系，会产生强大的引力场，使周围时空弯曲得更加剧烈，包括光在内的任何东西都会受到强大引力场的影响。
哈勃空间望远镜已经拍摄到很多这样的例子，来自遥远背景星系的光线在途经前方星系或者黑洞产生的引力场时，发生了扭曲而形成“弧形”，甚至可变成圆环形状。天文学家认为引力透镜不仅能让我们了解到遥远宇宙（背景星系）的情况，还可能包含着前景星系中央超大质量黑洞的信息。
方法二：星星绕着谁跳舞？
黑洞的引力会对附近天体产生影响。天文学家已经观测到一些天体系统，其中的两颗恒星因彼此间的引力吸引而做互绕运动。天文学家也发现，在某些这类双星系统中只能看到一颗恒星，它绕着某个不可见的伴星做轨道运动。
此外，在绝大多数星系的中心，都存在着一个超大质量黑洞。正如地球绕着太阳转，星系中的恒星也都围绕着这个超级黑洞旋转。

1995年起，天文学家开始对银河系中心区域附近的90颗恒星进行轨迹观测和记录。这些记录显示：所有恒星都围绕着一个黑暗的中心运动着。在20年的时间里，这90颗恒星中的一颗名为S2的恒星完成了一次完整的绕行。根据S2的轨道数据，科学家终于计算出了银河系中心这个黑暗天体的基本数据：质量约为430万倍太阳质量，半径约为0.002光年。这样一个高密度不发光的天体，基本上只可能是黑洞。
方法三：一贪吃就露馅
当黑洞吞噬恒星等物质时，这些物质会被黑洞的巨大引力撕扯成气体，并在黑洞视界外围形成一个旋转的气体吸积盘，其中气体一边旋转一边向视界靠近，最终被吸入黑洞。吸积盘中气体高速旋转，越靠近视界转速越快，高速气体之间的摩擦会产生大量的热，使吸积盘中心部分气体温度达到惊人的高度并发出强烈的X射线。科学家可以通过捕捉宇宙中的X射线，并由此推断黑洞的存在。

宇宙里的大胃王
有的黑洞处于双星系统中，而另外一个天体是正常的恒星，在这种情形下，正常恒星的物质会被黑洞强大的引力吸引过去。这些物质不会直接掉入黑洞中，而是会首先进入黑洞周围的吸积盘中，某些时候吸积气体的量过多，不能被黑洞全部吞掉，还会沿着黑洞的两个转轴将多余的气体抛射出去，产生非常壮观的喷流。正是由于吸积盘和喷流的存在，它们都能够产生电磁辐射，科学家利用地面或者太空的望远镜就可以探测到黑洞的存在。
中国发射的“慧眼”太空望远镜就是利用这个方法观测黑洞的。
方法四：看不见还可以听
2015年9月14日人类首次探测到引力波，从此拥有了感知宇宙的新能力，通过时空涟漪聆听宇宙天体弹奏的交响乐。而那次探测到的引力波就来自两个黑洞的并合，这也是黑洞以及双黑洞系统存在的最有力证据。

引力波就像时空中的涟漪。两个黑洞组成的天体系统不会产生能够被探测到的电磁波辐射。因此引力波是目前研究双恒星级质量黑洞的唯一手段。引力波为人类打开了一扇研究黑洞的新窗口。引力波探测能够帮助科学家了解双黑洞系统在宇宙中的分布以及形成和演化机制。科学家认为，将来更高精度的引力波探测将有可能探测到黑洞内部的物质分布，从而理解它们的形成和演化历史，而这是其他任何天文观测手段都不可能实现的。

科学家当然有的是办法。对于恒星级大小的黑洞，最有希望的是在双星中寻觅。如果有一对双星，无论用多好的仪器也只能见到其中之一，而从那可见星的运动中能算出另一星的质量在太阳3倍以上，而且那一对双星又发出很强的X射线(因为黑洞在吸入天体时，必然会发出这种电磁波)，十有八九，那颗看不见的“星”就是黑洞。经过几十年不懈的努力，现在科学家已找到了几个黑洞。

另外，在宇宙中还可能存在着质量达几十万倍太阳质量的“星系级黑洞”。1992年“哈勃”太空望远镜就在室女星系的中心区域发现了一个质量达26亿倍太阳质量的巨大黑洞；1994年它又发现在M87星系内也有一个巨大的黑洞。而在银河系的中心，也极有可能存在着一个250万倍太阳质量的大黑洞。黑洞并不能直接观察到，科学家主要是根据它周围的星团及恒星的运动状况判断出黑洞的存在，并根据黑洞对周围星团及恒星的引力，计算黑洞的质量等物理参数。

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