宇宙在黑洞内部【精彩20篇】

这篇文章是由中国物理学会的成员写的。

科普作家张玄忠审视科学

昨天(2019年11月28日)上午9: 30，中国科学院国家天文台举行了“郭守敬望远镜发现有史以来最大恒星级黑洞新闻发布会”。

来源:中国新闻网

超大质量恒星黑洞的质量是太阳的70倍，远远超过理论上限25倍的太阳质量。这一重大发现将对恒星演化和黑洞形成理论做出重大贡献。

发现巨型恒星黑洞对天体物理学的发展有什么意义？LAMOST的独特之处是什么？它是如何发现这个恒星黑洞的？黑洞的形成和宇宙的进化之间有什么联系？这些问题将在下面逐一回答。

什么是恒星黑洞？在我们了解恒星黑洞之前，我们必须先知道黑洞是什么。

黑洞是宇宙中最神秘的天体。它的引力如此之大，以至于光也无法逃脱它的引力，所以人类无法直接观察它。

这时，你一定想知道这样一个神奇的天体是如何形成的。

黑洞最初是一颗质量比太阳大得多的恒星。像我们的太阳一样，这颗恒星不断经历核聚变反应。不同的是，它不能像太阳一样在聚变燃料耗尽后逐渐膨胀成为红巨星。

相反，由于其巨大的质量，在聚变燃料逐渐耗尽后，恒星内部无法与恒星原子之间的引力竞争，导致内核坍塌并形成黑洞。

根据黑洞的质量，它们被分为三类:恒星、中等质量和超大质量。

其中，超大质量黑洞存在于每个星系的中心，它们的质量可以达到太阳质量的数百万倍，而中等质量黑洞的质量在100万到10万个太阳质量之间。恒星黑洞的质量大于或等于3个太阳质量。

▲射电望远镜拍摄的真实黑洞(图片来源见水印)

为什么科学家如此关注这个质量是太阳70倍的恒星黑洞？

原来，根据先前恒星演化的理论模型，在太阳金属丰度下，只能形成一个质量是太阳25倍的黑洞，但这个名为LB-1的恒星黑洞的质量几乎是理论值的3倍！

这一发现让中国科学院国家天文台的研究团队大吃一惊。尽管他们在发现恒星黑洞后的三年内反复检查、审议和回顾了审查过程，但他们不能否认恒星黑洞的存在。

他们在2019年11月27日的《自然》杂志上发表了这个结果，并引起了巨大的反响。LB-1的发现也给恒星黑洞的理论模型带来了巨大的挑战。

这一发现的最大贡献者是LAMOST，它是我国自主开发的大口径大视场光学望远镜。

恒星演化的理论预测:1。恒星的命运由初始质量、金属丰度和物质损失决定。2.金属丰度主要通过恒星风物质损失影响恒星演化。3.大质量恒星的金属丰度越低，恒星风损失率越低，核心质量越大，由核心坍缩形成的黑洞质量越大。

金属丰度:天体和其他宇宙物质中除氢和氦以外的所有元素的原子总数或总质量的相对含量。

-5。-为什么是LAMOST？LAMOST是一台大面积多目标光纤光谱天文望远镜。它是世界上光谱采集率最高、孔径最大(4米)和视场最大(5米)的望远镜。它可以同时监控3000个天体，4000个光纤定位单元可以在几分钟内将所有光纤对准目标。

从2016年秋天到现在，研究小组在两年内进行了26次累积40小时的观测，而一架普通的4米望远镜需要40年才能完成这项任务！

此外，LAMOST还采用薄镜面和拼接面主动光学技术，配备近1000个致动器，确保观察时镜面聚焦。它有非常强大的数据处理软件，超过3000个更新，现在有超过80000行程序。

然而，LAMOST最独特的特征并不是它的大口径或大视野，而是它可以实践一种利用视速度监测发现黑洞的新方法。正是这种方法使它能够发现这个“独特的”恒星黑洞。

LAMOST望远镜(图片来源见水印)

LAMOST不像其他望远镜那样使用X射线来监测黑洞，而是直接监测大量恒星的运动。它通过光谱中谱线的移动来揭示恒星的运动，这需要获得大量的恒星光谱。正是其极高的光谱采集率和平行可控的预光定位系统使其能够完成监测任务。

解释:黑洞周围的物体会受到其强大引力的影响并发射出X射线，这可以用来观察黑洞的存在。

LAMOST发现黑洞的过程黑洞非常小，本身不发光，而且离我们很远，所以科学家很难发现它们的存在。

目前，观察黑洞有三种主要方法。

ⅹⅹⅵ

第一种方法是通过引力波实验听空间和时间的波动来推断两个黑洞的合并，但这种方法只适用于罕见的双黑洞。

第二个是推断黑洞的存在，并通过监测明亮伴星的运动来测量黑洞的质量。这种监测方法适用于余伴星和黑洞的同时发生。这种方法只能探测到银河系中大约20个恒星黑洞，它们的质量都不到太阳的20倍。

第三种方法是传统的利用黑洞吸盘进行X射线导向，但只有少数能产生这样的辐射。正是因为LAMOST研究小组突破了传统方法的限制，他们才能够发现LB-1。

▲新闻发布会现场照片

LB-1是一颗B型星。通过对这个恒星黑洞光谱轮廓的精确探测和比较，LAMOST研究人员计算出了一个B型亚粒子，其视速度周期为78.9天，振幅为105千米每秒，有效表面温度为18100-820K，表面重力加速度LG = 3.40.15。

研究人员给出了两种型号的LB-1。

第一个模型是起源于原始双星的LB-1。这个模型起源于他们对光学伴星的观察，表明它的金属丰度与太阳相似。然而，这不能形成超大质量黑洞。

第二个模型是，LB-1黑洞起源于一颗贫金属恒星，并通过一个动态过程捕获伴星。然而，由动力学过程形成的双星有偏心轨道。

对LB-1来说，由潮汐力引起的绕轨道时间尺度超过了宇宙年龄。因此，目前还没有符合LB-1的理论模型。对于这一发现，研究人员已经得出结论，现有的恒星演化理论是不完整的，或者存在一种未知的黑洞双星形成机制。

这些照片来自新闻发布会现场。

b型星:指年龄为248岁，质量为9.1米，恒星半径为11R的星

光谱:不同波长的恒星光的强度分布。

发现这个恒星黑洞LB-1星际黑洞的意义表明，现有的恒星演化理论是不完整的，或者存在一个未知的黑洞双星形成机制。这一发现颠覆了人们对恒星黑洞形成的认识，引发了对恒星黑洞的新思考，推动了恒星演化和黑洞形成理论的创新。

从牛顿的力学宇宙模型到爱因斯坦的广义相对论，到引力波的成功探测，到拍摄黑洞的真实照片……科学技术理论在不断进步，人类正在接近真理。

恒星黑洞的发现无疑是人类历史上的又一个重要里程碑。

为什么说黑洞可以删除宇宙

其实黑洞不是洞

而是宇宙中最强大的天体

由质量足够大的恒星在核聚变反应下

燃料耗尽后发生引力坍缩

所产生的极大的密度

致使它的中心

形成了几乎可以无限大的引力

不仅能吞噬靠近它的一切物质

还能够将其他恒星

撕裂成原子大小的碎片

就算是光也无法逃脱

这也是为什么说

它能够删除宇宙的原因

关注我

下期科普为什么有些人会秃顶

引力的吸引使所有的物质受到拉力，这就使得时间会有一个终端，正像大爆炸的奇点被认为是时间的开始一样。对于质量足够大的恒星，引力可以超过其它使物质相互分离的力，而最终不留情地导致坍缩。引力场然后可能会变得如此之强，使得光都不能够逃逸，并且时间膨胀也会达到这样一个极端，使得时间看上去像停滞了一样。这样的超密天体的极限就称为“黑洞”，它是根据所谓的“事件视界”而定义的。事件视界不是一个物理的表面，而是代表任何被拉进去的物体都不能够再出来的地方。

美国理论物理学家惠勒（John Wheeler）1967 年在纽约的一次学术会议期间创造了“黑洞”这个词来描述这样的单向行为。但是黑洞的概念早在十八世纪，在一个名叫米歇尔（JohnMitchell）的天文爱好者的作品中就可以找到。他根据当时流行的光的微粒说进行推理，认为光应该被引力所吸引。现在许多天文学家认为，黑洞存在于类星体和其它大的星系的核心部分。在某些有 X 射线辐射的双星系统中，据说也探测到了恒星质量的黑洞的存在，这是目前有关黑洞的最好的观测证据，虽然还没有一个黑洞被确凿地证认出来。毕竟黑洞是不能直接看到的，只能通过它对于其它物体的引力作用而间接地探测到。一个黑洞的事件视界从外表上看来并没有任何显著之处。一个倒楣的宇航员，也许会随着其它什么东西一起被吸进黑洞，然而他却看不到有任何特殊的事情发生；特别是，他自己的表仍然像往常一样地“滴答”走时。但是，一旦进入到事件视界以内，任何东西都不能够再逃逸出去（如果我们忽略量子力学效应的话）。并且这无法停止的引力会继续它的作用，把这个毫无觉察的宇航员拉向他自己的“局部大坍缩”点，也就是爱因斯坦方程的另一个讨厌的奇点，他头部和腿部的引力差异会把他整个人撕裂。

假定我们的太空人达姆，在事件视界外边与他的孪生兄弟迪姆分别，然后，比如说在他自己的表指向一点钟的时候，进入视界。进入视界之前，当这性命攸关的时刻迫近时，达姆每隔一秒钟给迪姆发出一个信号。达姆离视界越近，迪姆接收到的两个信号之间的间隔就变得越长，当达姆到达视界时，这个间隔就变成无穷大。然后，从理论上讲，迪姆会目睹达姆在视界处永远停滞不前；达姆的表在迪姆看来决不会真正指到一点零分零秒，因为时间被引力无限地膨胀了：时间看上去已经停滞。达姆发出的光信号的强度，在迪姆看来也越来越弱而且越变越红，因为光波的波长在强大的引力的作用下被拉长了。这样，达姆就从迪姆的视野中消失而进入黑洞。值得注意的是，对外部观察者来说，位于黑洞中心的奇点，由于事件视界而被掩盖了，这个视界阻止任何光线从黑洞内部逃逸出来。

奇点就是空间和时间的尽头。广义相对论方程中还有这样的解：太空人可以掉到黑洞里面，避开奇点而穿过一条小通道，再从一个“白洞”跑出来。“白洞”就是黑洞的时间倒转。这个特征是由于广义相对论是时间对称的理论：“白洞可能存在于另外一个宇宙，也可能存在于我们宇宙的另外一个部分。在后面这种情况下，可以利用黑洞到遥远的星系去旅行。如果星系际旅行具有现实可能性的话，我们确实需要某种像黑洞那样的东西，”霍金这样说过。然而对太空人说来不幸的是，“像宇宙飞船飞临这样的最小的扰动，也会把黑洞和白洞之间的通道挤断。”白洞所描述的情形，在时间上正好跟黑洞相反，奇点的密度无穷大的物质会通过爆炸而出现，同时发出眩目的光辐射——就像在一个局部尺度上发生的大爆炸一样。随后，奇点会裸现出来，暴露在光天化日之下。物理学家们通常觉得白洞是不现实的，会导致经不起推敲的、像霍金描述的那样的物理后果。为了处理白洞，彭罗斯引进了“宇宙监察”假说，这是一个没有理论根据的硬性规定，它一开始就禁止裸露的奇点在宇宙中出现。按照这一规定，所有的奇点都应当被事件视界所覆盖。这其实是为了排除时间对称可逆理论中令人讨厌的现象，而作出的人为假定的又一个例子。

在宇宙中，黑洞吞噬万物，甚至包括光。那么宇宙中黑洞是怎么形成的?小编在此整理了宇宙中黑洞形成原因，供大家参阅，希望大家在阅读过程中有所收获!

黑洞武器：黑洞炸弹

俄罗斯科学家预言：50年后，具有巨大能量的“黑洞炸弹”将使如今人类谈虎色变的原子弹也相形见绌，使其成为不足一提的小儿科。当人类学会如何掌握反物质——欧顿时，就如同当初学会掌握原子一样，这种新能量会被用来制造发电厂，也很可能被用来制造炸弹——“黑洞炸弹”。一个原子核大小的黑洞的能量将超过一家核电站。如果人类有一天真的制造出“黑洞炸弹”，那么一枚“黑洞炸弹”爆炸后产生的能量将相当于无数颗原子弹同时爆炸。它至少可以造成10亿人死亡。到那时，“黑洞炸弹”能瞬间毁灭地球。相形之下，原子弹的威力将变得无足轻重。

俄罗斯科学家亚力克山大·特罗菲蒙科却认为，能吞噬万物的真正宇宙黑洞也完全可以通过实验室“制造出来”

据特罗菲蒙科称，制造“黑洞炸弹”的反物质被科学家们称做欧顿(otone)，一颗欧顿的质量相当于一颗原子的40倍。

据俄媒体透露，俄罗斯太空学家们早就开始关注于黑洞现象的研究，在俄罗斯太空学会为俄军事院校21世纪军人编的一部教科书上，就有几章专门涉及“黑洞知识”。这本教科书的目录中包括：黑洞、火山现象、欧顿与地球灾难、黑洞与神秘事件等等。让人绝对想不到的是，在这本教材的最后，科学家用短短的文字介绍了如何发明黑洞武器、如何制造黑洞炸弹等。

宇宙中黑洞形成原因

黑洞就是中心的一个密度无限大、时空曲率无限高、体积无限小的奇点和周围一部分空空如也的天区，这个天区范围之内不可见。黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;某一个恒星在准备灭亡，核心在自身重力的作用下迅速地收缩，塌陷，发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止，被压缩成一个密实的星体，同时也压缩了内部的空间和时间。但在黑洞情况下，由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去，中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。由于高质量而产生的力量，使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。黑洞开始吞噬恒星的外壳，但黑洞并不能吞噬如此多的物质，黑洞会释放一部分物质，射出两道纯能量——γ射线。

也可以简单理解：通常恒星的最初只含氢元素，恒星内部的氢原子时刻相互碰撞，发生聚变。

由于恒星质量很大，聚变产生的能量与恒星万有引力抗衡，以维持恒星结构的稳定。由于聚变，氢原子内部结构最终发生改变，破裂并组成新的元素——氦元素，接着，氦原子也参与聚变，改变结构，生成锂元素。如此类推，按照元素周期表的顺序，会依次有铍元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成，直至铁元素生成，该恒星便会坍塌。这是由于铁元素相当稳定，参与聚变时不释放能量，而铁元素存在于恒星内部，导致恒星内部不具有足够的能量与质量巨大的恒星的万有引力抗衡，从而引发恒星坍塌，最终形成黑洞。说它“黑”，是因为它的密度无穷大，从而产生的引力使得它周围的光都无法逃逸。跟中子星一样，黑洞也是由质量大于太阳质量好几倍以上的恒星演化而来的。

当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料(氢)，由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，物质不可阻挡地向着中心点进军，直到最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径)，质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就诞生了。

根据英国《每日邮报》1月28日的报道，达勒姆大学的天文学家利用黑洞发出的辐射来计算宇宙的膨胀速率。研究发现，宇宙的膨胀速度比科学家先前预测的要快。这为科学家研究宇宙的膨胀速度提供了更详细的信息。

据报道，天文学家利用超大质量黑洞发出的辐射来计算早期宇宙的膨胀速率。这是第一次用超大质量黑洞来测量宇宙的膨胀。根据斯隆数字天空观测望远镜和欧洲航天局提供的数据，宇宙膨胀的速度比科学家先前预测的要快。

据了解，以前的研究只能揭示大爆炸后40到50亿年的信息。然而，现在研究人员已经测量了来自宇宙各个部分的紫外线和X射线。他们可以追溯到更远的时间，获得宇宙早期膨胀的更清晰的图像。

作为这项研究的发起者之一，达勒姆大学的伊丽莎白·卢斯索博士说，黑洞是宇宙中最持久的光源，因此科学家可以用它们来测量早期宇宙的膨胀速率。结果表明，宇宙的早期膨胀不同于之前的预测，研究人员需要重新探索它。

宇宙黑洞里面是什么呢？对天文爱好者来说这个问题充满了诱惑，因为目前还没有人探测出宇宙黑洞里面是什么物质？下面就让我们一起去探索和了解这方面的内容吧。

操作方法

黑洞除了引力波被发现之外，实际上就没有探索到什么有效的数据，不过，由于它强大的质量，能够将恒星扯进去，连光都出不来，由此而知在黑洞里面是相当危险的。

很多大质量的黑洞都是在星系的中心，是它们提供的引力，让一个星系能够聚拢然后不停的围绕着它旋转。类比太阳系的话，就能发现，这样一个中心天体，拥有绝对强大的质量。

最大的可能就是，黑洞中是一个极度扭曲的空间，根据牛顿和爱因斯坦的理论，物体的质量越大，周围的空间扭曲就越厉害，引力波又证明黑洞在旋转，快速的旋转，让其内部的空间可能是被扭曲成了线形。

黑洞可能会撕裂一切，就连最小的细胞也要被撕裂得极为细碎，如果一个人类进去，可能拿水瓢都装不起来。这也只是一种猜测。

目前人类已知的黑洞一共有两种: 由大而重的恒星组成的恒星质量黑洞，还有处在星系中心的特大质量黑洞。

特别提示

宇宙黑洞里面究竟有什么物质，现在人类的一切都只是猜测，因为黑洞的引力大到连光都逃不出来，所以以人类目前的科学技术水平无法探测黑洞里面是什么，但相信总有一天，随着科学水平的发展，人类一定能打开这个谜。

科学家对26个新发现的低质量黑洞感到兴奋。除了之前发现的9个黑洞，仙女座星系中的低质量黑洞数量已经达到35个。根据哈佛-史密森天体物理中心的天文学家罗宾·巴纳德的说法，我们非常高兴发现这些黑洞。这些只是仙女座星系黑洞群的冰山一角。大多数黑洞不会靠得太近，在观测中也不容易发现低质量黑洞。新发现的黑洞大约是太阳质量的5到10倍，是大质量恒星死亡的产物。其中七个位于仙女座星系中心黑洞周围1000光年的地方。

在如此近距离发现黑洞群是一个非常特殊的现象。巴纳德认为，科学家多年来一直在寻找证据，证明低质量黑洞围绕着中心超大质量黑洞。这种奇异的黑洞群已经被证实存在。在仙女座星系的中心，有一个巨大的中央隆起结构，科学家预测，比银河系中心区域密度更大的黑洞更多。

宇宙“黑洞”的真面目

天文学家通过长期观测发现，在宇宙中有一些引力非常大却又看不到任何天体的区域，这种奇异天文现象的主要特征是：

1、这个区域有很强的磁场和引力，不断吞噬大量的星际物质，一些物质在它周围运行轨迹会发生变化形成圆形的气体尘埃环；

2、它有很大的能量，可以发出极强的各类射线辐射；

3、由于它极大的引力作用，光线在它附近也会发生弯曲变化。的确，通过观测到的大量间接征兆可以证实它的存在，却无论如何没能直接看到它。于是一些天文学家想象的认为它是一种恒星塌缩后，质量、密度很大的暗天体，美国物理学家惠勒给它取了一个有趣的名字“黑洞”

在进入宇航时代的今天，世界各国已拥有各种先进的天文观测设备，如大口径配有极灵敏接受器的光学望远镜，大型射电天文望远镜，突破了地球大气层包围的哈勃空间望远镜等。天文观测已触及到距地球

100  亿光年以外的遥远天体，从河外星系到宇宙尘埃都可以一览无余，甚至像几万公里外一支小蜡烛那么微弱的光也能观测到，而唯独对“黑洞”却无能为力，确有些不合逻辑。如果它真是一种质量、密度很大，磁场、引力极强的“天体”，为什么至今看不到它的庐山真面目呢？ 原因很简单，“黑洞”并不是一种实体星球，而是宇宙天体运动时产生的各种“磁场旋涡”现象，它的能量、射线辐射主要都是由磁场力作用产生的，因为它的构成物质密度非常稀薄，光线发射极其微弱，所以根本无法在远距离用光学仪器观察到它的形状，按其形态和性质说来它倒真是一个名副其实的“黑暗磁场旋涡洞”。

设想如果“黑洞”是一种物质构成密度非常大的“天体”，那么，在“黑洞”与物质密度相对极小的宇宙空间两者应该是有分界面的。根据光的反射、折射原理，当光投在两种物质的分界面时会有反射和折射现象的，这一点已经从宇宙中所有不发光天体都能够反光得到证实，无一例外。所以，从“黑洞”不能反射光线这一点说明“黑洞”虽然有很强的吸引力，但是它的物质构成密度非常稀薄，还不足以达到反射光线的程度（并不是光线由于被它吸引无法脱离而不能反射）。当光线与它相遇时，只能是穿它而过了，没有明显的光反射和折射现象。因此也就无法通过光学观测直接看到它的形状，而只能用其它天文观测方式，通过“黑洞”急速旋转运动中产生的极强各类射线辐射来证实它的存在。科学家通过哈勃望远镜上的高速光度计在 1992 年对天鹅座 X-1 的一批观察数据进行分析时，发现了两个迅速衰减并很快消失的紫外线脉冲阵列。这种现象与理论预言的物质落进黑洞视界时释放辐射的特征正相符合。至于光线在“黑洞”附近会发生弯曲的现象，是因为光波本身就是一种频率很高的电磁波，光现象本质就是一种电磁现象，所以，光线在“黑洞”附近由于受其磁场引力作用而发生弯曲现象是很自然的。

宇宙中一切天体都不是孤立存在的、所有物质之间都有千丝万缕的相互内在联系。“黑洞”现象的产生也不是偶然的，而是在自然规律内物质循环演变过程中一个重要的环节。整个自然界是由不断运动着的物质所组成，绝对静止的物质是不存在的，物质运动必然会产生磁场，天体和磁场是不可分割的整体，只要天体存在，它周围就一定有磁场存在。各类物质结构由于运动方向的不同，运动速度的差异，会产生无数大小不一、强弱不同的磁场旋涡，这种磁场旋涡就是神秘的“黑洞”。大的物质结构产生大的磁场旋涡，如星系中心的“黑洞”（银河系中心）；小的物质结构产生小的磁场旋涡，如恒星之间的“黑洞”（天鹅座X-1）。

自然界决定物质能量大小有两个重要因素：一是物质的质量；二是物质的运动速度。由于磁场具有力和能的特征，所以“黑洞”虽然构成物质密度很小，但因为它有极快的旋转运动速度，当组成它的物质凝聚向一个方向作有序运动时，便产生很大的能量和极强的引力。宇宙中一些分散的呈气态的氢、氧类物质和呈固态的硅、铁类尘埃物质，受“黑洞”吸引力作用，在“黑洞”附近运动方向发生变化，向其中心高速旋进，会形成围绕“黑洞”中心运动的圆形气体尘埃环。“黑洞”虽然不能直观地看到，但可以通过它向外发出的各类射线辐射现象提示它的形态。国外有报道，哈勃望远镜已拍摄到“黑洞”周围边缘呈翘曲状的尘埃圆盘，这就更形象的证实了“黑洞”的旋涡性质和真实形态以及旋涡多呈漏斗状的特点。

其实宇宙中这些各类“黑洞”的运动形态和形成原理就像我们用肉眼可以观察到的许多自然涡流现象一样。如地球上大气运动产生的热带气旋--“台风”，在“台风”外围是急速旋转的气流形成的急风暴雨区域，能量非常大，而在空气涡流中心区域--“台风眼”，由于空气稀薄，压力相对较小，对周围产生很大吸引力，因此气流不易进入，反而是风平浪静的区域，从卫星图上可以清晰地看到“台风”的圆形旋涡状云团。还有江河湖海中的水涡流也是圆形旋涡状的，水涡流同样有很大的能量和吸引力，当物体接近时会被吸引进漩涡之中。“黑洞”就像“台风”、“水流漩涡”这些可以直观的涡流现象，是宇宙中物质运动的产物。它的巨大能量和引力主要来自物质急速运动产生的磁场。“黑洞”中心是外界物质不易进入、有形物质极少的区域，所以，在“黑洞”的中心都是空白区域。因为它对周围物质的吸引力在各方向基本是均匀的，一般“黑洞”周围物质运行的轨迹都是圆形旋涡状的。由于“黑洞”物质分布密度的不同，周围还会伸出一些旋臂（如可见的星系旋臂），造成同方向辐射强弱程度不同的射线脉冲现象（即脉冲星）。在“黑洞”引力吸积过程中，物质的数量和密度不断增加，磁场旋涡范围会相应增大，能量和引力

明显加强，又会吸引更多的物质，如此像滚雪球一样不断发展。当“黑洞”周围物质达到相当体积和密度时，对光的反射、折射作用逐步增强，到了一定程度便发展成为可以通过光学望远镜直接观察到的有形天体--“星云”，正是从恒星级“黑洞”中孕育出新生的天体“星云”。这种初期的有形天体多呈环状（环状星云），它的构成物质相对仍很稀薄，所以，形状非常模糊。随着“星云”体积不断膨胀，便开始了几十亿年以上向“恒星”发展的演变进程。

宇宙中所有天体的存在形式和演变过程都是由自然规律所决定的，“黑洞”也不例外。一但我们通

过表面现象揭示出它的本质和与自然规律的内在联

系，包括“黑洞”在内的各种奇异天象便不难解释了。

超大质量黑洞属黑洞中的一种，其质量是太阳质量的100万倍至100亿倍。在所有的星系的银心，包括银河系在内，都会存在超大质量黑洞。对于黑洞这一神秘又恐怖的天体，科学家一直不断的潜心研究，并试图发现一些新的讯息。日前，天文学家就首次发现宇宙中存在独自生存的超大黑洞。

据物理学家组织网报道，天文学家们利用超长基线阵列(VLBA)，首次发现一个抛弃宿主星系、几乎“独自生存”的超大质量黑洞，这种情况极其罕见。研究人员表示，此类天体或许在宇宙中还有，但发现它们却可遇而不可求。

此次，包括美国国家射电天文台在内的多家机构研究人员，使用超长基线阵列制作了超过1200个星系的超高分辨率图像，并结合了之前通过红外及射电望远镜进行的大规模巡天观测。研究表明，几乎所有超大质量黑洞都盘踞在星系的中心，只有一个位于ZwCl8193星系簇中的对象与该模式不符。

该超大质量黑洞被命名为B31715+425，所在的星系簇距离地球超过20亿光年。不可思议的是，该黑洞周围有一个与它的“体型完全不匹配的小星系，而它却正在加速逃离另一个它本该身处其中的大星系。

天文学家分析认为，在数百万年前的一场“近身肉搏”中，较大星系是获胜方，剥离了较小星系内几乎所有的恒星和气体，却把它的黑洞“剩”下了。这个较小星系被蚕食后剩余的部分十分可怜，只大约跨越3000光年，而我们的银河系都要横跨10万光年。

团队成员表示，此次超长基线阵列的数据质量非常高，获得了超大质量黑洞高精度位置信息，从而发现这一此前从未遇到的情形。

美国宇航局宣布，钱德拉X射线太空天文台监测到来自距地球两亿五千万光年的英仙座星系巨大黑洞声波的证据。这是人类首次发现黑洞可以发射声波，有媒体将此戏称为“黑洞在歌唱”。

然而黑洞的“歌声”实在是太过低沉，它比钢琴的中央C低57个八度音阶，远远超出了人类的听力范围，使得人类无法直接欣赏到黑洞的“美丽歌喉”，这也是目前人类在宇宙中监测到的最低音调。

“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”，其实不然。所谓“黑洞”，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。当英国科学家霍金根据量子力学研究物质在黑洞邻近的行为时，非常惊讶地发现，黑洞如同平常热体那样产生和发射粒子，这就意味着黑洞不是完全黑的。为了进一步研究黑洞，很多科学家把重点集中在物质被黑洞吸进之前，也就是研究黑洞边缘的情况。

英国剑桥天文研究所的安迪?费边教授和他的同事研究钱德拉天文台的X射线图片时发现，英仙座星系黑洞附近的太空气体以其为中心呈同心圆排列，波的距离为3万光年，据此可确定声波的音调。

科学家认为黑洞声波是由双重压力造成的。也就是说在物质被吸引进黑洞时会对太空气体产生的压力，而黑洞自身喷射物质时也会产生压力。

在此之前，科学家已经发现黑洞可以发光发热，但黑洞可以发声还是首次为人类所发现。该发现除了有助于人类了解英仙座星系的形成外，还有助于解开人类多年未解的谜团，即英仙座黑洞周围的太空气体为什么不会冷却下来，形成星体。科学家认为可能是由于黑洞声波的巨大能量对太空气体加热造成的。

天文学家已经收到许多来自遥远星系的神秘信号。当这些被称为快速射电爆发(FRB)的信号到达地球的望远镜时，它们会出现持续几毫秒的明亮爆发，然后消失。

在过去的十年里，天文学家已经探测到了几十个快速的射电爆发信号，新的信号仍在出现，包括一个罕见的重复信号。我们不知道这些信号是什么，它们来自哪里。目前，科学家主要有以下五种推测。

快速旋转的中子星

当恒星爆发并死亡时，它们的最终结果可能是快速旋转的中子星。天文学家认为，在强磁场区域的中子星可能会产生奇怪的快速射电爆发信号。

加拿大不列颠哥伦比亚大学的天体物理学家英格丽德·楼梯说:“中子星等物体实际上非常适合作为信号来源。”。“然而，我们不知道这种高能无线电脉冲是通过什么物理过程产生的。”

两颗中子星合并

两颗中子星之间的碰撞是另一种快速射电爆发的可能性。加拿大麦吉尔大学的天文学家施莱什·坦杜尔卡说，这是主流假设之一，但它只适用于只被探测到一次的宇宙信号，因为中子星会在碰撞中被摧毁。

强磁场中的中子星(如图)可能会产生奇怪的快速射电爆发信号。

“这是一个毁灭性的事件，并不适用于那些重复的快速无线电脉冲，”施赖什·坦杜尔卡说。在过去的十年里，大多数由望远镜捕捉到的快速射电爆发在一次发生后就消失了。然而，天文学家发现了两个重复的神秘信号，需要用其他理论来解释。

闪电战

当一颗快速旋转的中子星坍塌并形成黑洞时，它被称为“闪电”。快速无线电爆发可能来自闪电，但就像中子星合并一样，这也是恒星毁灭的过程，所以不可能产生重复的信号。

黑洞

黑洞的崩溃(如图)可能是快速无线电爆发的来源。

许多假说都提到了黑洞，认为快速的射电爆发可能源于落入黑洞的中子星，或者源于黑洞坍缩，甚至源于暗物质和黑洞的碰撞。

外星生命

尽管许多天文学家认为快速的射电爆发完全是自然的产物，但一些人仍然推测它们可能是外星生命活动的证据。

射电望远镜可以探测到来自宇宙的快速射电爆发。

斯塔尔斯博士认为这种可能性非常小。“它们在不同的距离出现在天空，所以它们肯定与许多不同的星系有关，”她说。“如果说许多不同的外星文明已经决定以同样的方式发出同样类型的信号，那将是不可思议的。这似乎不太可能。”

宇宙中在演化的最后阶段有可能变为黑洞的天体是燃烧殆尽的特大恒星。黑洞是现代广义相对论中，存在于宇宙空间中的一种天体。黑洞的引力极其强大，使得视界内的逃逸速度大于光速。

黑洞无法直接观测，但可以借由间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因黑洞引力带来的加速度导致的摩擦而放出x射线和γ射线的“边缘讯息”，可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹，还可以取得位置以及质量。

由于黑洞的密度极大，根据公式我们可以知道密度=质量/体积，为了让黑洞密度无限大，而黑洞的质量不变，那就说明黑洞的体积要无限小，这样才能成为黑洞。黑洞是由一些恒星“灭亡”后所形成的死星，它的质量极大，体积极小。

在今天的《科学》杂志上发表的封面文章中，“冰立方”中微子观测台发现了姚变体发射超高能中微子的证据。

冰立方是位于南极的美国中微子观测站。它由分布在1立方千米内的86串光传感器(光电倍增管)组成，每串60个，位于冰层下1450至2450米处。当高能中微子被冰捕获时，带电粒子产生并通过传感器阵列，切伦科夫光产生并被探测到。

(冰块)

2017年9月22日，冰块探测到一个能量为290 TeV的中微子。相比之下，欧洲粒子物理研究所的大型强子对撞机是目前能量最高的加速器，只能将粒子加速到7 TeV。

冰立方的主要科学目标是通过中微子找到高能宇宙射线的起源。为此，它建立了一个预警网络，实时重建每个超高能中微子的方向，并将其发送给其他望远镜，以便通过无线电、光学和伽马波段观察相应的天体活动。中微子被观测到43秒后，一个自动警告信息被发出。四小时后，伽马射线协调网络将发布通知。

290兆电子伏的中微子(科学361，146(2018))290 TEV的中微子(科学361，146(2018))

起初，几个观测站没有看到任何异常信号。六天后，费米卫星首次报告说，在冰块给出的方向仅相差0.1度的地方，有一个耀斑在一个月前开始发光，并开始变得特别亮。很快，十几台射电、光学和伽马望远镜也观测到了重要的信号，如大西洋上的神奇大气切伦科夫望远镜。

高能宇宙射线起源之谜

Blazar是一种活跃的星系核，它是一种剧烈的天文现象，是由星系中心的一个巨大黑洞大量物质增生而成。黑洞将增生物质的重力能量或黑洞的旋转能量转化为强大的相对论喷流。如果喷气式飞机对准我们的视线，它就构成了一个耀斑。

高能宇宙射线的起源是一个百年的谜。我们不知道它们从哪里来，也不知道它们是如何加速的。据推测，它的来源可能包括中子星、伽马射线爆发、极端超新星、活动星系核等。

在姚的变体喷射中，带电粒子可以加速到极高的能量。因为带电粒子被宇宙中的磁场偏转，当它们到达地球时，我们不知道它们来自哪里。也许它们在以颤动的方式到达地球之前，已经在银河系中旋转了几十次。被喷流加速的质子或原子核在与物质相互作用时会产生高能介子，并最终衰变为光子和中微子，它们不受磁场干扰，可以直接指向源头。看到290个TeV中微子意味着耀斑羽流可以产生至少数万个TeV质子和原子核，这可能是宇宙中最高能粒子的诞生地。

礼貌:物理世界的马斯彻

答案已经解决了吗？

事实上，《冰块》在2016年报道了原子核和高能中微子之间的相关性，相关性为95%，按照严格的科学标准来看，这还不够高，因此存在争议。

在发现了这个中微子之后，冰立方重新检查了以前的数据，发现了这个方向上的一些中微子，使得相关性达到99.9%，大约是标准偏差的3.5倍。然而，它仍然比科学中发现的5倍的标准偏差稍低。

冰块计划在不久的将来升级，体积增加10倍。即使目前的结果不够令人信服，未来也一定能够毫无争议地确定答案。

有趣的是，冰立方还可以在其中心的一个小区域内增加光传感器的密度，以更精确地探测大气中微子，从而确定中微子的质量序列(这个实验被称为PINGU)，这是正在建设中的江门中微子实验的主要科学目标之一。如果平谷实验得到高度重视，它将成为江门最强有力的竞争对手。然而，经过长时间的讨论，项目组把重点放在扩大冰块阵列上。毕竟，质量序列有很多实验，但只有一个冰块。

走上歧途的理论家

冰块和LIGO是美国科学基金会资助的两个主要项目。冰立方天文台的创始人弗朗西斯·哈尔曾也是一位理论家，就像LIGO的几个不可调和的倡导者一样。他曾经说过，如果他有一些实验经验，他就不会提出做冰块实验，因为他不知道在一般的冰中会有大量的气泡，而且光子散射非常严重，这使得不可能重建中微子的方向。然而，在实验完成后，人们意外地发现南极洲下面的冰与其他地方不同。数万年的压力把冰压得很紧，光散射的问题比预期的要好得多。

海伦显然是未来诺贝尔奖的有力候选人。我希望他能长寿。

超高能中微子的银河系外“家园”已经得到证实，这可能会迎来中微子天体物理学的新时代。

北京，4月20日，《科学技术日报》(记者刘霞)——由德国科学家领导的国际研究小组在最新一期《自然物理学》上报道，位于南极冰下的中微子探测器“冰立方”在2012年发现了超高能中微子。现在，他们第一次在银河系外找到了一个源头，这一重大发现可能开启中微子天体物理学的新时代。

中国科学院高能物理研究所研究员曹骏向《科学技术日报》记者解释说，中微子是大爆炸期间产生最多的粒子之一，而且仍然是由恒星内部的核反应和宇宙射线撞击地球大气层的过程大量产生的。

中微子质量非常小，不带电荷，很少与其他物质相互作用，并且难以探测。然而，在极少数情况下，中微子会撞击原子，产生带电粒子，如电子或μ子，它们会发出蓝色闪光，可以被冰块探测到。

2012年，“冰块”发现了历史上能量最高的中微子，其能量为2000万亿电子伏特，比大型强子对撞机产生的高能质子高300倍。这种高能中微子应该来自能量极高的宇宙射线粒子的碰撞过程。在过去的几年里，科学家们一直在寻找可能产生它们的奇怪的天体活动。

最近，科学家分析了距离地球90亿光年的PKS B142418活跃星系的射电和伽马射线数据。结果表明中微子和活动星系爆发在时间和方向上是一致的。因此，可以推断中微子可能来自银河系外活动星系爆发，这是第一次具有银河系外来源的超高能中微子事件。

南京大学天文与空间科学学院的王翔宇教授在一次采访中说:“尽管科学家们不能排除巧合，也不能100%确定中微子来自这个活跃的星系，但高达95%的相关性是迄今为止最高的。最新研究表明，一些中微子可能来自银河系以外的活跃星系，这有助于科学家进一步澄清高能中微子的来源。”

黑洞能吞进整个宇宙吗

黑洞是我们宇宙中最奇怪、最神秘的物体，它们像宇宙中的真空吸尘器，能吞没靠近它们的任何东西，不论是大头针还是体积是太阳 1 亿倍的星体，黑洞都能吞没。它们没有明确的目的，只是在时空中穿梭。宇宙中人类所认知的星体有 2000 亿个，天文学家相信在宇宙中有无数个黑洞，通过对黑洞深处的研究将揭开宇宙形成的奥秘。

黑洞是如何形成的？

继牛顿之后，一位名叫约翰?米歇尔的英国科学家预测，有一种物体有很强的引力场，以至于连光线都不能够逃逸。对于这一理论，法国数学家及科学家拉普拉斯作了明确的解释，而最有说服力的是奥本海默和他的同事提出的理论。奥本海默和施奈德合写了一篇关于星体及星云裂变的文章，其描述与我们现有的照片非常相似。那时，人们不叫它黑洞，这个名字是后来才有的。这些观察都证明，黑洞是真实存在的。

为了了解黑洞是如何形成的，首先需要知道宇宙是如何形成的。宇宙大约在 150 亿年至 200 亿年前形成。它始于无限密集且温度非常高的一个点，科学家称这一点为奇点，我们所知的自然法则对它完全不适用。它积累了大量的物质，到达一个极点后爆发，科学家称这种现象为大爆炸。大爆炸之后，小的气体云再一次集中起来，并在引力的影响下组合。因此，就形成像太阳一样的星体。太阳的历史大约为 50 亿年。它不会永远存在，再过 50 亿年太阳将会消亡。太阳可以将光和热量送到 3.8 亿公里之外。这些能量来自核裂变反应，在温度高达 1500 摄氏度时，氢转化成氦。当太阳到了生命尽头时，它将不能承受内部裂变反应的压力。热气使太阳膨胀并使它爆裂，然后，地球上的所有生命和其他行星将会湮灭。在此过程中，太阳将会变异成一个红色的巨星。当太阳的燃料最终用完后，它可能在自身重心的影响下分裂。许多像太阳一样的星体压缩成我们所知的中子星。黑洞源自于中子星，其数量比太阳一样的恒星多很多倍。

科学家怎样发现了黑洞？

渴望靠近星体是人类古老的梦。由于 16 世纪天文望远镜的出现，帮助我们解开了天体之谜。今天的射电望远镜的出现使我们能更准确地观察宇宙。1990年哈勃太空望远镜的发射升空，使我们能够更深入地观测宇宙。哈勃太空望远镜是以埃德温?哈勃的名字命名的，他早在 1929 年就注意到宇宙是持续扩张的。哈勃太空望远镜在我们的银河系中心所拍的照片非常清晰，基于这些照片，科学家推测在银河系中心有一个巨大的黑洞。科学家早已推测在银河外星系的中心有黑洞存在，当然有确切的证据。

天文学家用夏普超级照相机拍摄了 6000 亿个小斑点，其照片通过高性能的电脑阅读、分析，这就是天文学家如何在银河系中心发现了一个巨大黑洞的过程。如何拍摄一些事实上看不见的东西呢？天文学家从中心点按某种特定的，不同的间隔来观察星体，测量它们确切的速度。其结果发现和太阳系相似之处在于：越接近中心，星星移动得就越快。就像太阳系一样，在中心处有一个堆，它能控制一切。它不是一个太阳堆，而是 250 万个太阳堆同在一个非常小的体积里。中间的白色圆点是星星在黑洞周围旋转，这是一种死亡舞蹈，它们不可抗拒地旋入黑洞的中心并被吞没。

黑洞内部有什么秘密？黑洞内部有什么秘密在等待我们去探索呢？所有的物质，无论是灰尘还是行星，都趋向于黑暗，被重心巨大的力量所牵引，潜伏在内部的某个地方，这就是时间与空间分离的地方。

物理学家曾相信只有三维空间，即长度的维数、高度的维数及宽度的维数。三维的意思是三个数字让我们把一切事物放置在从你的鼻尖到宇宙的尽头。爱因斯坦说要引入第四维；时间，就是说宇宙由四维组成。为了理解宇宙的性质，我们不得不特别关注时间的维数。通常我们经历时间和空间是非常困难的事情。我们已经在太空中认知了三维。通常我们看表时只是感知时间，但不能影响时间。时间的运动总是在同一个方向上进行———从过去到将来。我们既不能让时间逆转，也不能让时间停止，更不能让时间提前。自然科学家把空间和时间用数字的方式描述成一个单元，时空，时间是第四维的。在 1905 年，爱因斯坦创造了数学原理，即他的特殊理论———广义相对论，来统一时间和空间。此理论证明一个运行的时钟比一个静止的时钟走得慢。也就是说，一个移动很快的物体，时间过得比在地球上慢。在飞机上，时间的延伸只是亿万分之一秒，然而，这个时钟仍然非常精确，足以证明爱因斯坦的理论。根据爱因斯坦的理论，按轨道环绕地球的飞行员，大约每小时行驶 73000 公里，时间过得却非常慢。为什么会这样呢？在广义相对论里没有绝对的时间。爱因斯坦把时间和空间作为动力来理解。因此时空不是平直的而是卷曲的。为了理解这一理论，我们想象一个空间作为一个有弹性的橡胶布。大量的天上星体创造了一个槽，就像蹦床上的保龄球一样。所有的物质都沿最小阻力的曲线轨道而运行，因此，物质决定了时空的曲率，同时时空决定了物质的运行行为。在太阳周围的区域，重心使时空卷曲。太阳背后的星光沿这个曲率运行并被弯曲。因此，星体的位置对于地球上的观察者来说有些歪斜。巨大的物质能使时空卷曲，它的功能就像曲光镜。

黑洞的奇点符合大爆炸的奇点。宇宙的密度及时空的曲率在这儿是无限的。数字不能处理无限的数字，所以奇点是抽象的点，没有人会到达那里。当你到达黑洞的中心会发生什么，就像在大爆炸之前会发生什么一样，这个答案目前无法回答，但黑洞给我们提供了发挥奇异思考的空间。

宇宙会被黑洞吞没吗？

黑洞能吸进整个宇宙吗？在原则上没有什么东西可以充满黑洞，但是我们的宇宙正在飞速地扩张。科学家发现其他河外星系都在移动，而且越到将来，它们移动的速度越快。如上所述，在银河系中心有一个大的黑洞，这个黑洞没有足够大的能量来停止扩张，宇宙本身也没有足够大的能量停止扩张。最终宇宙扩张到极限而再回转是可能的。有许多天文学家及理论物理学家相信这种现象将会发生。如果是那样，宇宙本身就是一个黑洞，它本身被吸入，然后再回到所有黑洞内部最终的奇点。

如果一个勇敢的宇航员乘坐火箭船，在黑洞边缘绕行，穿过黑洞的地平线，在那里将会发生什么样的情景？他将会遭遇什么样的危险？不幸的是，他将不能告诉我们他所知道的一切。因为这是一个单程旅行。他将会被强大的引力所吸引，并且像意大利面条一样抽出直到被扯碎。他不会生还如果一件东西不慎落入黑洞的中心，物理学家相信也许它不会丢失，它很可能过黑洞落入另一个宇宙，这就是虫洞。例如，两点之间最短的距离是直线，这是我们在小学就学到的知识。然而，物理学家认为这个结论不正确，因为一条直线不是两点间最短的距离。我们能在多维空间将纸弯曲，让两点彼此接触，所以虫洞是捷径，是最短的距离。通过多维空间的捷径，通过第三维，允许我们取巨大的距离，也许在一段时间内来回移动第四维，进行一次奇妙的时间旅行，这看起来不可思议，要能实现，可能要依赖黑洞的帮助。根据爱因斯坦的相对论，物理学家假设一个黑洞有两个末端，两个末端在时空的不同地区开始，直到 20 世纪 80 年代。这些隧道被看做为科幻作家的想象，科学家则排斥时间旅行的可能性。

但是斯蒂芬·霍金相信某一段的时间旅行是可能的，但是必须建立一个时间机器。理论上说，一个时间机器可能会起作用。太空船进入黑洞的虫洞，而在另一个时间另一个地点出现，太空船捕捉到一个行星，行星的引力就像磁铁。时间随着每一次旋转而慢下来。事实上，对于移动的物体来说，时间流逝较慢，也适用于虫洞的末端。如果遵循物理学家的假设，那么虫洞不必在宇宙空间，然而能与其他宇宙连接。许多科学家相信，我们的宇宙在渐渐地扩张，总有一天它会崩裂。如果这个最后的崩裂也被称为大爆炸，那么我们的宇宙能通过虫洞漫步并且产生新宇宙。这种想法让我们推测，宇宙的形成可追溯到 150 到 200 亿年以前，就是我们所称的多宇宙论。也许我们的宇宙并不孤独；也许我们的宇宙有孩子，也许我们的宇宙本身会发出隆隆的声音。

随着历史的进程，人类已揭示了许多宇宙的秘密。但是对于那些古老之谜你能找到真正的答案吗？一件事是肯定的：许多问题的答案仍藏在黑洞的深处。

随着科技的发展，人类对于宇宙的探索也在不断追逐，黑洞是宇宙中最神秘的星体，据说连光都逃不过，很多东西接近黑洞之后，都会消失得无影无踪，那么黑洞里面有什么?

一直以来宇宙中最神秘的当属黑洞，就连光都不能逃出来，接近黑洞的基本上都会被吸进去，从而消失得无影无踪，不少科学家特别好奇，黑洞里面到底存在什么东西?难道一直装不满吗?至于黑洞里面有什么，目前还没有答案，因为没有人可以靠近黑洞，有人表示黑洞里面还存在另一个宇宙，也就是咱们所谓的平行宇宙，因为只有这一个宇宙才有足够的空间，来吸进去更多的星球。

黑洞里面有什么神秘物质，目前也不清楚，还没有科学家能够探索黑洞，有人表示存在另一个宇宙，也就是所谓的平行宇宙。

中科院国家天文台的刘继峰专家教授领着的精英团队拥有全新发现，她们发现了一个己知宇宙空间之中品质最大的恒星级別黑洞，该黑洞比太阳质量大70倍，被取名为LB-1。

己知宇宙空间品质最大黑洞

该黑洞吞噬了成千上万的东西，这种全是无法测算的。将会它在持续吞食周边物件的情况下取得成功将许多中小型黑洞都吞食进来，最后才拥有这一巨大的躯体。大伙儿针对黑洞有很多疑惑，例如黑洞有使用寿命吗，黑洞吞噬的东西去哪里了，很感兴趣的能够 再次去科学研究和掌握。

日本国立天文台发现一巨大宇宙黑洞

日本国立天文台的中井直正教授等人 8 月 6 日说，他们在距地球约 8500 万光年的一系外银河中心发现了一个巨大黑洞，质量约为太阳的 280 万倍。

据科技日报消息，中井领导的科研小组曾在南天的唧筒座发现了与银河系规模相当的涡旋银河IC2560，同时发现从这一银河的中心部发出水分子的强烈微波，即水脉泽。他们在日本野边山宇宙电波观测所用直径 45 米的射电望远镜对此银河先后进行了 5 年的观测，结果发现，相当于整个银河十万分之一大小的圆盘状气旋在以每秒 213 千米至 418 千米的速度旋转，从气旋圆盘的半径和旋转速度计算，其中心质量可达太阳的 280 万倍。同时，在中心部也发现了高速运行的水分子。如果这一天体是一个星团，那么在这种高速旋转中就会立刻被撞得粉碎，因此只能是黑洞。

6 年前，日本曾在距地球 2300 万光年的气旋银河

M106 中心部发现了相当太阳质量 3900 万倍的巨大黑洞。这次发现是继 6 年前在人类居住的银河系外第 2 次发现黑洞，这次发现的黑洞比上次小，仅为上次的1／14。

寻找到各种各样的巨大黑洞，分析黑洞母体银河的结构，就可以揭示黑洞诞生和银河进化的宇宙之谜。

钱德拉X射线望远镜被誉为“X射线领域内的哈勃”，它是迄今为止人类建造的最为先进、也最为复杂的太空望远镜。钱德拉X射线太空望远镜是为了观察来自宇宙最热的区域的X射线而设计的。与可见光的光子相比，X射线更具能量。日前，科学家就通过钱德拉X射线望远镜揭秘了黑洞背后的宇宙气泡，下面来看看黑洞背后的宇宙气泡到底是怎么回事吧？

据外媒报道，两个宇宙结构显示在遥远的星系中有一个超大质量的黑洞正在发生演变的迹象。利用NASA的钱德拉X射电望远镜和其他望远镜取得的数据，天文学家们正在从这些宇宙“气泡”中拼凑线索，这可能会是调查过去这个巨大黑洞的活动以及对于这个星系产生的效果的一个新的方法。

天文学家们认为由在IC2497星系中心的超大质量黑洞产生的紫外线和X射线爆炸激发了氧元素气体云，让绿斑泡发出绿光。现在黑洞的成长缓慢而且没有足够辐射区产生这种光芒。然而，从绿斑到IC2497的距离足够长以至于我们可以观察到的是延迟的反馈，或者在黑洞的高速膨胀中传播过去活动所回传的波动。

天文学家称：“如果在最初的20万年，黑洞先极其快速地增长然后增速急剧回落，那么绿色的发光团可以符合当下低活性的黑洞。在这个情况下，星团未来将会变得更暗。”从钱德拉射电望远镜得到的新观测数据得知，黑洞仍然会继续产生大量能量，尽管它很快将不会再产生更多类星体般的辐射。黑洞活动变化的这个证据是从钱德拉射电望远镜在一个长时间曝光的IC2497中心释放出来的巨大热气体所发现的，这个气体被天文学家推断为一个巨大的天然气泡。

天文学家们怀疑这个气泡可能是从黑洞之中喷射出来的热气体而创造的。在这个场景中，超大质量的黑洞产生的能量与它还是一个类星体的时候不同。当能量向外辐射成光束时，更加集中的输出符合无线电发射源观察的粒子流。这种仅发生几个星期的强辐射流变化是从约十倍太阳质量的黑洞中产生，IC2497中更高质量黑洞的结果在数千年之间变化相比则慢得多。天文学家表示，从钱德拉望远镜得到的最新结果表明，那些衰退的恒星之中是最佳寻找地点。目前，该报告研究已发表在近期的皇家天文学会月刊上。

据国外媒体报道，由于光传播的速度，人类可以看到太空中不再存在的东西。如果你凝视一个遥远的星系，当光线照向我们的方向时，你只能真正看到里面是什么。如果星系在1000光年之外，那么人类在1000光年前就能看到星系。

现在，研究人员相信他们可以使用类似的技术找到不再存在的黑洞。唯一不同的是，这些黑洞不仅来自过去，而且来自一个完全不同的宇宙。

最近，一个由牛津大学、华沙大学和纽约海事研究所的科学家组成的科学研究小组指出，有证据表明，在人类目前生活的宇宙之前存在一个黑洞。然而，这样的黑洞留下的是宇宙微波背景辐射而不是可见光。

这些科学家认为，即使当一个宇宙结束了，一个新的宇宙出现了，来自前一个宇宙的衰变中的日冕物质抛射仍然存在。然而，没有具体的数据来支持这一理论，证明它是不好的。因此，研究人员开始寻找他们所谓的“霍金点”。霍金角是以已故科学家斯蒂芬·霍金的名字命名的。

然而，这个团队提出的理论不容置疑。反对者认为这些“点”只是中巴随机分散的结果。

为了尽可能消除疑虑，研究小组制作了一张背景辐射的随机地图，并试图找到相似的点。由于这种现象没有出现在他们的随机数据中，研究人员相信他们的理论是正确的，霍金点确实是宇宙中存在了很长时间的黑洞的最后痕迹。

弦理论学家维贾伊·巴拉萨布拉曼尼安一直致力于研究宇宙中的超级垃圾桶:黑洞。他在宾夕法尼亚大学和纽约研究生中心城市大学进行的粒子物理学研究提出了关于黑洞导致的信息损失的问题。然而，这项工作只是他极其广泛的研究领域的一个方面。他的研究涵盖了从时空结构到人类意识对“空间感”的认知的一切。在接下来的采访中，他解释了为什么黑洞实际上可能不是一个信息的无底洞。

什么是黑洞？

如果足够多的物质集中在一个小空间里，时间和空间就会弯曲，这样就没有东西可以逃脱。这种可能性是卡尔·卡尔·史瓦西在1915年首次发现的，当时他正试图解决爱因斯坦的广义相对论方程。在黑洞内部，不管你尝试和加速的方向是什么，所有未来的点都指向黑洞的奇点，这是一个由于无限扭曲而失去体积的空间区域。

黑洞会变成超级垃圾桶吗？

从经典引力理论的角度来看，是的。在爱因斯坦用来描述这个理论的方程中，你会得到一个奇怪的参数，这意味着一旦你进入，就不可能再出来。但是在奇点处，重力变得无限，所以经典的重力理论不适用。

所以量子理论变得重要了？

20世纪70年代之前，物理学家认为量子力学效应只有在奇点附近才变得重要。但是那时，理论物理学家雅各布·贝肯斯坦通过演示在黑洞视界的某些区域发现了熵。地平线是黑洞与外部宇宙的分界线。几乎与此同时，斯蒂芬·霍金写了一篇论文，认为当温度上升时，黑洞也会产生辐射。这种辐射现在被称为霍金辐射。

这种辐射是如何产生的？

在量子理论中，真空是一个气泡，其中正负粒子，如电子和它们的伙伴“正电子”，不断出现和消失。在地平线附近，一对粒子中的一个将落入黑洞，而另一个将进入外层宇宙，所以黑洞看起来像是在产生辐射。由于辐射，黑洞的能量将转移到空间，其质量将相应减少。最终，黑洞会完全蒸发。巨大的黑洞，比如我们银河系中心的那个，比宇宙时代需要更长的时间才能完全蒸发。需要的时间更少。然而，不管是哪种方式，他们实际上是把东西从这个垃圾桶拿到外面。

所以黑洞不是宇宙中真正的垃圾收集中心？

不，实际上他们仍然是。根据霍金的想象，辐射是完全随机的——黑洞发射的每个光子和另一个粒子是相互独立的，所以黑洞的信息不包括在辐射中。不管你对霍金辐射的研究有多认真，你都不可能知道到底是什么撞进了黑洞。信息丢失。

有什么问题吗？

霍金承认信息的丢失是黑洞存在的必要条件，但许多人并不满意，因为这意味着放弃量子力学的中心假设——信息永恒。为了支持这一理论，我们必须修改被广泛接受的量子理论，它实际上已经建立并表现得相当好。像爱因斯坦的相对论一样，它是20世纪物理学的两大发现之一。

有解决办法吗？

也许吧。量子理论描述粒子的微观状态，而广义相对论解释宏观时空。也许当广义相对论与量子理论相结合时，亚原子和时空的量子力学性质可以解决这个难题。爱因斯坦对重力的粗略宏观解释中缺少这些亚原子细节。

有量子理论和重力结合的迹象吗？

是的。事实上，正如物理学中经常出现的情况，它们被一对矛盾组合成一个新的方案。

20世纪90年代，当科学家们试图将量子理论和引力与弦理论结合起来时，他们有了一些惊人的发现。通过数学计算，他们发现在三维宇宙中有一类特殊的黑洞。它们只受重力支配，重力相当于没有重力的二维宇宙，但所有粒子和场都遵循量子力学定律。量子理论认为信息总是可用的，所以二维宇宙中的信息不会丢失。因为两个宇宙是相等的，所以有黑洞的三维宇宙也必须保留这一信息。但是没有人知道这到底是怎么发生的。

你认为解决办法是什么？

我认为在霍金辐射中编码与黑洞相关的信息是可能的。

在最近的一篇论文中，我和我的同事考虑了黑洞内部的一种不同的量子态。我们提出，不同量子态之间的能量差异可能非常小，以至于要花很长，几乎是无限长的时间来分析霍金辐射，并确切地知道黑洞里有什么。

因此，从这个意义上说，黑洞是一个可以持续很长时间的垃圾桶。对于比太阳重得多的黑洞来说，这个时间段将比宇宙的当前年龄长得多。因此，它们实际上是永久性的。但是当宇宙结束时，黑洞仍然会倒出它的内容并回收它们。