十年磨一劍，天文學(xué)家終于發(fā)現(xiàn)了首個(gè)在太空中“流浪”的孤立黑洞。

這兩天，Nautre刊登了該消息，在天文界引發(fā)不少關(guān)注，此項(xiàng)目歷經(jīng)10年，背后60多個(gè)科研機(jī)構(gòu)參與，目標(biāo)黑洞就藏在下面圖片中：

看完圖，你發(fā)現(xiàn)黑洞在哪了么？

在2011年8月8日的照片中，左邊的恒星突然變得很亮，之后就變暗了，而且后來一直沒再變過。

沒錯(cuò)，在箭頭所指的位置，就藏著一顆黑洞。

也許你會(huì)好奇，既然叫黑洞，為什么在照片里反而會(huì)變亮呢？此外，這個(gè)“孤立黑洞”又是個(gè)什么？

這就不得不提到黑洞的一個(gè)神奇效應(yīng)了。

引力透鏡鎖定黑洞

一般情況下，黑洞是看不到的，因?yàn)楣饩€無法擺脫黑洞的引力。所以科研人員一般通過它和其他天體的相互作用來推斷某處存在黑洞。

問題是，孤立黑洞周圍沒有相互作用的天體，只能在宇宙中流浪，因此很難推斷它的位置。

不過，黑洞神奇的效應(yīng)這次幫了大忙：

在距離黑洞稍遠(yuǎn)的位置，途經(jīng)的兩側(cè)光線會(huì)被引力場(chǎng)彎折而匯聚起來。

這種類似凸透鏡匯聚太陽光一樣的現(xiàn)象就被稱為引力透鏡。

△圖源：Nature

從模擬動(dòng)畫中來看（如下圖），當(dāng)黑洞經(jīng)過明亮的背景時(shí)，背景中的天體會(huì)暫時(shí)產(chǎn)生扭曲、增亮、位置變化的觀感。

不過其中的位置偏差非常小，僅相當(dāng)于在紐約觀測(cè)洛杉磯的一枚硬幣的寬度。

而當(dāng)孤立黑洞飄走之后，背景中的恒星或者星系又會(huì)復(fù)原回原來的亮度和位置。

這和開頭展現(xiàn)的恒星亮度變化過程非常類似。

其實(shí)在此之前，也已有多次發(fā)現(xiàn)引力透鏡現(xiàn)象的記錄。

例如哈勃望遠(yuǎn)鏡在2000年拍到的下圖中的兩個(gè)緊挨的亮點(diǎn)，就是記錄之一。

△圖源：NASA

只不過這里的引力透鏡效應(yīng)沒有增加亮度，而是呈現(xiàn)出一個(gè)恒星“分裂”成兩個(gè)的假象。

但是即使觀測(cè)到很多引力透鏡現(xiàn)象，也不能輕易下結(jié)論。

畢竟還有其他的高質(zhì)量天體（不一定是黑洞）也能引發(fā)類似的效果。

于是，來自巴爾的摩太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的Kailash Sahu以及其他團(tuán)隊(duì)成員又逐步排除了潛在的因素。

并根據(jù)引力透鏡現(xiàn)象持續(xù)的時(shí)長和其他數(shù)據(jù)，最終判斷出這確實(shí)是一個(gè)孤立黑洞。其質(zhì)量約為太陽質(zhì)量的7.1倍，距地球5150光年。

相關(guān)成果預(yù)印本也已經(jīng)發(fā)布在arXiv上。

還有一個(gè)疑點(diǎn)

除了這個(gè)孤立黑洞的質(zhì)量和距離，科研人員還判斷出了它相對(duì)于我們橫向移動(dòng)的速度，約為45km/s。

而這就顯得有點(diǎn)異常了。因?yàn)樗浇囊恍┖阈且苿?dòng)速度都在10-30km/s這個(gè)范圍。

這表明這個(gè)黑洞在誕生之初，也就是超新星爆發(fā)時(shí)可能受到了一股沖擊，像是被一腳「踢」了出去。

這個(gè)意外收獲可能會(huì)讓我們對(duì)超新星和黑洞誕生的有新的理解。

不過其他科研人員對(duì)此也有不同的看法。

莫納什大學(xué)的天文學(xué)家Ilya Mandel就表示，畢竟計(jì)算出的黑洞速度只是它沿一個(gè)方向的分速度，不能說其合速度一定是“超速”的。

不過先撇開這些問題上的爭(zhēng)論，這項(xiàng)研究確實(shí)在很大程度上鼓舞了天文學(xué)家，而前方還有三個(gè)疑似黑洞的天體等待確認(rèn)。

隨著這些問題的塵埃落定，我們也將逐漸揭示孤立黑洞的起源和普遍性。

參考鏈接：

[1]https://www.nature.com/articles/d41586-022-00346-6[2]https://hubblesite.org/contents/news-releases/2000/news-2000-03.html

本文來自微信公眾號(hào)“量子位”（ID:QbitAI），作者：行早 曉查，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。

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