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宇宙中“隐形”的黑洞,天文学家如何找到黑洞?

黑洞宇宙中引力最大的天体,即使是光也无法逃离黑洞的引力,这也让黑洞的观测变得异常困难。不会发光,也不会反射光线的物体,即使在我们眼前,也很难被发现,在浩瀚无垠的宇宙中,黑洞更像是一颗“隐形”的天体。

虽然黑洞很难观测,但是科学家依旧定位到宇宙中的很多黑洞,这些黑洞并不是依靠视觉观察,而是通过引力计算和特殊现象推导而来――黑洞的巨大引力,会产生明显的引力波,同时也会形成特殊的引力透镜,通过特殊现象判断黑洞存在的可能性,之后科学家就可以通过周围天体的运动轨道,判断黑洞是否存在。

寻找黑洞的“特殊现象”:

黑洞作为现代物理学的极限天体,和其他天体有着本质上的区别,黑洞的强大引力,也让黑洞获得了独特的标签,科学家只需要寻找宇宙中特殊的引力现象,就有机会找到黑洞。

引力波是寻找黑洞最为关键的方法之一,除了星系中心的超大型黑洞,科学家发现的绝大多数黑洞,都是通过引力波判断黑洞的大致位置。

单个黑洞形成的引力波并不容易检测,而黑洞形成的双星系统,可以产生较强的引力波,因此科学家检测到的黑洞,基本都是双星系统。

两个黑洞互相旋绕运动,或黑洞和中子星旋绕运动,都会产生巨大的引力波,当两个天体合并时,巨大的引力波甚至会传播到整个宇宙,地球目前的天文观测设备,也可以检测到这类引力波,从而定位到可能存在黑洞或中子星的地方。

除了引力波,宇宙中还有特殊的引力透镜――大质量天体会引起空间的弯折,光线的运动也出现弯曲,从而让我们看到天体背后的景象。目前科学家已经发现多个引力透镜,如果一个引力透镜周围,观测不到任何大质量天体,那么这个天体很有可能是一个黑洞。

引力透镜不仅仅可以帮助科学家找到大质量天体,也可以帮助科学家观测到更深的宇宙,引力透镜不仅仅会展现天体背后的景象,还会像放大镜一样进行放大,从而让科学家有机会清晰看到深空景象。

寻找“隐形”的天体系统:

黑洞由于其巨大的引力作用,会影响周围很多天体的运动,甚至会影响周围恒星的运动,这就为科学家提供了可以明显观测的参照物。

利用引力波、引力透镜,判断有可能存在黑洞的区域,再通过特殊的天体运动轨道,寻找大质量天体的位置,如果计算得到的位置看起来“空无一物”,就很有可能是一个黑洞。与星系相同,黑洞经常处于完整天体系统的中心区域,科学家只要判断出完整的天体系统,就可以在中心区域探索黑洞的具体位置。

由于人类的天文观测能力有限,目前发现的黑洞,基本都是双星系统黑洞、星系中心超大质量黑洞以及较为明显的黑洞。但是在宇宙中,绝大多数的黑洞并不会展现出太多的特征,甚至还有孤立的黑洞,这类黑洞对于科学家来说既难以发现,也难以观测。

天文学家预测宇宙中存在三种黑洞:超大质量黑洞、恒星黑洞、原初黑洞。除了原初黑洞,其他两种黑洞都已经被观测到。宇宙诞生之初就存在的“原初黑洞”,由于这类黑洞体积较小,甚至只有西瓜大小,因此以目前的天文观测能力还无法找到原初黑洞。

总结:

黑洞虽然是一个“漆黑”的天体,但是黑洞也拥有独特的特征。通过黑洞的引力现象,天文学家可以找到黑洞可能存在的区域。

虽然黑洞没有光亮,难以观测,但是黑洞周围的天体运动情况,可以帮助科学家计算出黑洞的具体位置,就像海王星是一颗依靠计算得到的行星,黑洞的发现,也可以通过计算得到。

虽然人类目前的天文观测能力,还无法在宇宙中快速找到黑洞,但是随着天文观测能力的提升,以及下一代天文望远镜的研发,未来天文学家或许可以轻松找到宇宙中的黑洞,甚至发现神秘的原初黑洞。