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黑洞|清风｜探索黑洞 破解永恒之谜

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黑洞 ， “眉眼”更清晰了 。 近日 ， 中外科学家联合发布了对历史上发现的第一个恒星级黑洞——天鹅座X1的最新精确测量结果 ， 发现此系统包含了一个21倍太阳质量的黑洞 ， 并且其自转速度接近光速 。
黑洞是宇宙中最神秘的谜团之一 。 科学家介绍 ， 一些大质量恒星在核聚变反应燃料耗尽时 ， 内核会急剧塌缩 ， 最终坍缩成一颗黄豆大小的奇点 ， 并形成一个强大的力场漩涡 ， 扭曲周围时空 ， 成为黑洞 。 由于黑洞密度极高、引力超强 ， 即便光也无法从它身边逃离 。
在历史上 ， 人类对黑洞能够吞噬光线特性的认知 ， 在公元18世纪晚期就已经出现了 。 当时 ， 科学家们根据牛顿的万有引力理论 ， 对黑洞提出了种种设想 ， 认为其是可以把光都吸进去的“黑暗星球” 。
1915年 ， 爱因斯坦广义相对论诞生 ， 预言存在黑洞这样的天体 。 相对论发表后 ， 正在参加第一次世界大战的德国物理学家史瓦西被迷住了 ， 几个月之后 ， 史瓦西根据爱因斯坦的理论 ， 计算出了爱因斯坦方程的第一个星体静态精确解 。 史瓦西还提出了一个数值 ， 称之为史瓦西半径 ， 小于这个半径的天体即可视为黑洞 。 这让人类对黑洞的探索迈出了一大步 。
1939年 ， 美国原子弹之父奥本海默和他的学生根据广义相对论发表论文 ， 描述了一个恒星可能会坍缩演化为一个十分致密的物体甚至光也无法摆脱它的引力束缚 ， 推断黑洞必定作为实体存在于我们周围的星空 。 1967年 ， 美国普林斯顿大学教授惠勒 ， 正式以黑洞的名字描述这一奇特天体 ， 经过他的推广 ， 黑洞逐渐广为人知 。 1970年 ， 美国的人造卫星发现位于天鹅座X1上一个比太阳重30多倍的巨大星球 ， 被一个看不见的物体牵引着 。 天文学家一致认为这个物体就是黑洞 。 这是人类发现的第一个黑洞 。
科学探索是一个漫长的接力过程 ， 充满艰辛和不确定 。 从最开始提出的“黑暗星球”理论 ， 到爱因斯坦的广义相对论 ， 再到史瓦西的灵光一现、奥本海默的天才洞见、惠勒的热情科普 ， 在黑洞研究史上 ， 众多科学家们接棒前行 。 尽管他们很多人并没有等到黑洞存在得到科学验证的那天 ， 但他们的探索精神、不懈奋斗激励着后人 ， 在人类科学殿堂中留下了印记 。
以史瓦西为例 ， 他虽然是德国科学院院士 ， 但是在第一次世界大战中 ， 还是加入了德军参战 。 他为爱因斯坦方程计算出的精确解 ， 是在天寒地冻的俄国前线求出来的 。 他在寄给爱因斯坦的信中写道：“如您所见 ， 除了（干扰思路的）重机枪枪声 ， 战争已经很善待我了 ， 它允许我摆脱周遭这一切 ， 而在您的思维领地上进行这样一场漫步 。 ”爱因斯坦的回信很快就到了：“我非常喜欢您对那些对象的数学处理手法！”可惜的是 ， 半年后史瓦西就在战场染病去世 ， 像一颗流星 ， 瞬间灿烂后 ， 永远消失在了茫茫夜空 。
令科学家们欣慰的是 ， 2019年4月10日 ， 人类首张黑洞照片“冲洗”完成 ， 这一神秘天体终于让人类一睹真容 。 该黑洞图像揭示了室女座星系团中超大质量星系M87中心的黑洞 。 该黑洞距离地球5500万光年 ， 质量为太阳的65亿倍 。
科学家们表示 ， 人类拍摄的黑洞照片 ， 准确来说并不是黑洞本身 ， 因为黑洞把光线都吸收进去了 ， 人类是看不到的 。 但黑洞会吸收恒星的气流 ， 在周围形成一个转动的气体盘 ， 而且气体在被黑洞吸入时因为气体盘转动的缘故会出现一部分喷流 ， 这些运动会出现较为明亮的光与辐射 。 因此人类拍摄的黑洞照片 ， 实际就是目前为止人类能够看得见的黑洞的最近边缘 。
【黑洞|清风｜探索黑洞 破解永恒之谜】爱因斯坦说 ， “科学是永无止境的 ， 它是一个永恒之谜” 。 从200多年前提出黑洞设想 ， 到拍摄出首张黑洞照片 ， 再到现在精确测量黑洞 ， 对黑洞的探索和研究 ， 证明了人类智慧的伟力 。 黑洞的存在 ， 拨动人类探索的心弦 ， 激起好奇的涟漪 ， 让人类的思想驰骋在广阔的时空中 ， 去探索无限可能 ， 一览无限风光 。 （李志勇）

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