人类怎么能看到黑洞
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。
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。
首张黑洞照片所拍摄的黑洞来自于室女座星系M87中心,距离地球5500万光年,质量是太阳的65亿倍。这个黑洞质量超大,离地球距离也合适,所以从地球“看”过去视直径也较大。
在黑洞的模拟实验中,科学家发现恒星在很短的时间里就被黑洞引力拉扯成了面条状,细长的恒星物质流延伸了很大一片区域,只有少量的恒星物质会被黑洞吞噬掉,科学家还发现黑洞对吞噬的少量物质依然很挑剔。