由对话
黑洞作为背景光透镜的概念
信用:点状雪人/Shutterstock 众所周知，天文学家在2019年拍摄了第一张黑洞的直接图像，这要归功于在黑洞中发光的物质
但是许多黑洞实际上几乎不可能被探测到
现在，另一个使用哈勃太空望远镜的团队似乎终于发现了以前没人见过的东西:一个完全看不见的黑洞
这项研究已经在网上发布，并提交给《天体物理学杂志》发表，但尚待同行评审
黑洞是大恒星死亡和其核心坍塌后剩下的东西
它们的密度大得令人难以置信，引力如此之强，以至于没有任何东西可以移动得足够快来逃离它们，包括光
天文学家热衷于研究黑洞，因为它们可以告诉我们很多关于恒星死亡的方式
通过测量黑洞的质量，我们可以了解恒星最后时刻发生了什么，当时它们的核心正在坍塌，外层正在被排出
从定义上看，黑洞似乎是不可见的——它们毕竟是通过捕捉光线的能力而出名的
但是由于它们强大的引力，我们仍然可以通过它们与其他物体的相互作用来探测它们
数百个小黑洞通过它们与其他恒星相互作用的方式被探测到
这种检测有两种不同的方法
在X射线双星中——恒星和黑洞在产生X射线的同时围绕一个共同的中心运行——黑洞的引力场可以从它的伴星吸引物质
这种物质绕着黑洞旋转，在旋转过程中会因摩擦而升温
在被吸进黑洞并消失之前，热物质在x光下会发出明亮的光，使黑洞可见
你也可以探测到成对的黑洞融合在一起，向内螺旋上升，发出短暂的引力波闪光，这是时空的涟漪
然而，有许多流氓黑洞在太空中漂移，没有与任何东西相互作用——这使得它们很难被探测到
这是一个问题，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它们是如何形成的，以及它们来自的恒星的死亡
新的黑暗地平线 为了发现这样一个看不见的黑洞，科学家团队必须在几年内将两种类型的观测结合起来
这一令人印象深刻的成就为寻找以前难以捉摸的孤立黑洞提供了新的途径
黑洞的第一张图像
荣誉:事件视界望远镜合作等
爱因斯坦的广义相对论预言，质量大的物体在经过时会弯曲光线
这意味着，任何通过非常接近一个不可见黑洞的光线——但又不足以到达黑洞内部——都会以类似于通过透镜的光线的方式弯曲
这被称为引力透镜，当前景物体与背景物体对齐时，它会弯曲光线，从而被发现
这种方法已经被用于研究从星系团到围绕其他恒星的行星的一切事物
这项新研究的作者在寻找黑洞时结合了两种类型的引力透镜观测
它始于他们发现来自遥远恒星的光突然被放大，短暂地使它看起来更亮，然后恢复正常
然而，他们看不到任何通过引力透镜过程导致放大的前景物体
这表明这个物体可能是一个孤独的黑洞，一个以前从未见过的东西
问题是它也可能只是一颗微弱的恒星
弄清楚它是一个黑洞还是一颗微弱的恒星需要大量的工作，这就是第二种引力透镜观测的来源
作者们用哈勃望远镜反复拍摄了六年的图像，测量了当光线偏转时，这颗恒星似乎移动了多远
最终这让他们计算出导致透镜效应的物体的质量和距离
他们发现它的质量大约是我们太阳的七倍，位于大约5000光年之外，这听起来很遥远，但实际上相对较近
这么大这么近的星星我们应该看得见
既然我们看不到它，他们断定它一定是一个孤立的黑洞
用哈勃这样的天文台进行这么多的观测并不容易
这台望远镜很受欢迎，它的时间竞争非常激烈
考虑到确认这样一个物体的难度，你可能会认为找到更多这样的物体的前景并不乐观
幸运的是，我们正处于天文学革命的开端
这要归功于新一代设施，包括正在进行的盖亚测量，以及即将到来的薇拉·鲁宾天文台和南希·格雷斯·罗曼太空望远镜，所有这些都将以前所未有的细节对大部分天空进行重复测量
这对天文学的所有领域都将是巨大的
对大部分天空进行定期、高精度的测量，将使我们能够在很短的时间尺度内对变化的事物进行大规模调查
我们将以新的方式研究各种各样的事物，如小行星、被称为超新星的爆炸恒星以及围绕其他恒星的行星
当涉及到寻找看不见的黑洞时，这意味着与其庆祝只找到一个，我们可能很快会发现很多，以至于它成为常规
这将让我们填补对恒星死亡和黑洞产生的理解上的空白
最终，星系中看不见的黑洞会发现隐藏起来更加困难
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