黑洞是谁最先发现的

目前世界上有确定是黑洞的天体吗?

目前世界上有确定是黑洞的天体吗?

虽然黑洞的概念已经深入人心,并且也得到天文学界的广泛认可,但遗憾的是,我们目前还没有获得直接证据可以证明黑洞的存在,这与黑洞的特殊性质有关。在爱因斯坦的引力场方程问世不久后,物理学家得到了一个特殊的解——史瓦西解,即当天体的半径小于某个临界时,它的表面逃逸速度将会达到光速,这意味着这种天体无法发出光,将是完全黑暗的。后来,这种奇特的天体就被命名为黑洞。正是由于这种特性,才使得天文学家至今没有获得直接证据能够证明黑洞的存在。但很多间接证据是能够表明黑洞的存在,所以黑洞的概念还是被普遍接受的。
位于6100光年之外的天鹅座X-1最早被认为是黑洞。在1964年,天文学家接收到了来自那里的最强X射线。进一步的观测发现,一颗蓝超变星(HDE 226868)正在环绕一个看不见的质量体运动,轨道半径只有地球的五分之一。天文学家推测,由于这颗恒星给其伴星提供了物质,形成了一种吸积盘,其中的物质剧烈摩擦释放出了强烈的X射线。进一步分析发现,那个看不见的星体拥有15倍太阳质量,这已经远超过了奥本海默极限(3倍太阳质量),所以它极有可能是一个黑洞,而不会是质量小得多的白矮星或者中子星。
类似地,天文学家在银河系中心发现了一个强大的射电源,并且在其周围存在大量轨道异常的恒星。天文学家推测,银心那里有个超大质量黑洞——人马座A*,它的质量高达太阳的四百万倍。
自2014年起,天文学家利用事件视界望远镜(EHT)观测黑洞周围的景象,以期获得黑洞存在的直接证据。如果黑洞正如理论所预言的那样,利用强大的事件视界望远镜应该能够观测到物质将要落入黑洞视界的景象。虽然黑洞不发光,但黑洞周围的景象有可能会衬托出黑洞所形成的黑色空间区域。

我们怎么知道黑洞是黑洞?

航空航天专业的同学来尝试回答一下这个问题。这个问题很重要,宇宙那么大,我们在给黑洞拍照之前,肯定知道哪里会有一个黑洞,不然“相机”就不知道要对着哪里了。但是我们一开始怎么会知道某个地方就是有一个黑洞呢?
一般来说,我们在给黑洞拍照之前会有两个方法来判断一个黑洞的存在。第一个方法就是根据天体的运动。
要知道,我们可以根据对天空的观察,了解宇宙中一些恒星、星云的运动规律,特别是当我们看到这些恒星、星云的运动有一定的周期性的时候我们就可以知道这些天体可能在围绕某一个物体旋转。【比如说下图就是天文望远镜拍到的双星运动系统】
而通过旋转的周期、半径我们就很容易推测出中心天体的质量,这个质量如果足够大,特别是当我们用光学手段看不到这颗中心的时候,我们就可以推测,这里就是一颗黑洞了。
事实上,科学上有个概念叫做钱德拉塞卡极限,意思就是当我们计算出某个天体的质量超过1.4倍的太阳质量的时候,这个天体最后就可能演变成一颗黑洞,而如果我们刚好还看不到这个天体,那么就可以预计这里是一颗黑洞了。
第二个则是根据X射线的观测结果。
当一些恒星或者星云非常靠近黑洞的时候,会有很多的星际物质被黑洞吸入,或者这些物质会围绕黑洞开始进行高速的运动——也就是所谓的吸积盘。
而在物体被吸入到黑洞的那一瞬间,或者在吸积盘中高速运动的时候,这些物质会互相之间发生剧烈的作用,从而释放出剧烈的X射线,因此当我们通过X射线观察天空的时候,那些异常闪耀的点就有可能是黑洞了。
如下图所示,就是NASA公布的X射线拍到的星空图,可以看到其中的亮点就很有可能是一颗大黑洞。
而现在,我们能够拍摄黑洞的照片了,又多了一种确认黑洞的手段。比如说我们可以看到由于黑洞自转产生的黑洞周围亮度不均匀的现象。【如下图所示】
比如说我们未来还有可能看到黑洞引力场对宇宙背景的扭曲,也就是所谓的“引力透镜现象”【如下图所示,就是科学家模拟出来的引力透镜】。
这些奇特的现象都是源自于黑洞庞大质量对周围空间引力的扭曲作用,所以如果我们可以通过拍照的方式确认这些现象,那么我们就可以更加确认那是一颗黑洞。