黑洞的黄金时代

Black hole art

马克·加利克 Alamy

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在过去的五年里,出现了一系列惊人的黑洞观测:2015年首次探测到两个黑洞碰撞产生的引力波;2018年以前所未有的X射线观察了银河系中心超大质量黑洞周围旋转的十几个黑洞;以及2019年首次拍摄到黑洞的照片(在梅西耶87星系的中心)。在阿尔伯特·爱因斯坦预测黑洞存在近100年后,直接的证实纷至沓来,彻底改变了天体物理学。

黑洞的存在一直是一个悬而未决的问题,甚至到20世纪90年代——最古老和最大的黑洞怎么可能在大爆炸后如此迅速地形成,这尤其令人困惑。在诺贝尔奖得主物理学家安德烈娅·盖兹、莱因哈德·根泽尔和其他人进行了十多年的工作之后,人们才坚定地相信我们自己星系的中心潜伏着一个巨大的超大质量黑洞。

黑洞在宇宙中发挥着强大的影响力。它们巨大的引力塑造了星系的形状,或许黑洞本身就是宇宙中看不见的暗能量。当锁定核心周围成群的尘埃云时,它们吞噬中子星和其他屈服于其引力的发光体。

黑洞的难题在于它们颠覆了预言其存在的经典物理定律。在黑洞的边界事件视界,量子物理学崩溃,量子信息被完全摧毁,或者可能通过连接两个黑洞的虫洞从宇宙中的一个坐标推进到另一个坐标。

精密的的新技术使我们从理论和间接测量走向了黑洞的直接证据。2019年首次超大质量黑洞图像,以及来自合并黑洞的光的观测,以及尚未分类的物体,这些物体可能是黑洞、中子星或其他东西

没有哪项新技术比引力波探测器更快地开启了黑洞的黄金时代。它们的影响波及到本合集中的几乎每一个故事,从首次观测的引人入胜的故事,到它们对新型黑洞和所谓的产生它们的星系工厂的感知。

今天的天体物理学家拥有强大的仪器和数据库,使他们能够以前所未有的方式观察黑暗。但仍有许多未被看到的东西。黑洞在宇宙中无处不在,但它们仍然隐藏在阴影中,让人类只能猜测和检验它们的意义,无论是通过望远镜还是在我们的想象中。

安德烈娅·加夫里列夫斯基大众科学的首席新闻通讯编辑。她撰写每日《今日科学》新闻通讯,并负责管理该杂志的所有其他新闻通讯。此外,她还管理所有特别收藏版,过去曾担任大众科学 Mind、大众科学 Space & Physics大众科学 Health & Medicine 的编辑。加夫里列夫斯基在Scientist 杂志开始了她的新闻事业,在那里她是一名专题撰稿人和生命科学领域“热门”研究论文的编辑。她在教育出版领域工作了六年多,编辑生物学、环境科学和营养学高等教育书籍。她拥有哥伦比亚大学地球科学硕士学位和新闻学硕士学位,哥伦比亚大学也是普利策奖的所在地。

更多作者:安德烈娅·加夫里列夫斯基
SA Special Editions Vol 30 Issue 1s本文最初以“黑洞的黄金时代”为标题发表于SA Special Editions 第30卷第1s期(),第1页
doi:10.1038/scientificamericanblackholes0221-1
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