2019年4月10日，第一張黑洞照片公布，人類第一次直觀地觀察黑洞。“上鏡”的是一顆超大質量黑洞，位於(yu) 位於(yu) 橢圓星係M87核心，約70億(yi) 倍太陽質量。

人類第一張黑洞照片從(cong) 上到下依次為(wei) 背景-特寫(xie) -黑洞
來源｜NASA這張照片是根據EHT（事件視界望遠鏡）於(yu) 2017年4月連續10天的觀測數據，經過2年的數據處理，發布的第一張黑洞的直接影像。由於(yu) 觀測是由EHT使用肉眼看不見的電磁波進行，因此圖像的顏色是假色。早在2007年，科學家們(men) 利用歐洲宇航局的“XMM-牛頓”衛星，首次發現命名為(wei) “RE J1034+396”的黑洞，其X射線輻射具有一小時左右的周期性震蕩信號。後因觀測路徑被太陽阻隔，信號中斷。時隔11年後的2018年，科學家們(men) 使用“XMM-牛頓”衛星、“核光譜望遠鏡陣列（NuSTAR）”衛星和“雨燕（Swift）”衛星，再次對此黑洞開展聯合觀測，發現其X射線震蕩信號仍然存在，而且比以前更強了。科學家將這個(ge) 震蕩信號形象的稱作黑洞的“心跳”，是黑洞觀測的有效手段。1

黑洞為(wei) 什麽(me) 有“心跳”？黑洞的“心跳”和我們(men) 理解的心跳完全是兩(liang) 回事。

黑洞是由質量足夠大的恒星在核聚變反應的燃料耗盡而死亡後，發生引力坍縮產(chan) 生的。黑洞的引力很大，大到連光都無法逃脫。強大的引力無時無刻在吸引周圍的物質向黑洞靠近，最終被黑洞吸收。

黑洞的形成

來源｜Pinterest

知道為(wei) 什麽(me) 叫黑洞了嗎

來源｜NASA：Goddard Media Studioses

物質在逐漸落入黑洞的過程中，會(hui) 形成一個(ge) 圓盤狀的結構（吸積盤），並在黑洞周圍很小的空間裏釋放大量的能量，同時伴有節奏性及周期性震蕩信號，就仿佛是心跳一樣。

黑洞的“心跳”

實質是黑洞外圍產(chan) 生的有規律的高能輻射

來源｜Global Science

黑洞的“心跳”，攜帶有關(guan) 於(yu) 黑洞視界附近的物質尺度和結構等關(guan) 鍵信息，有助於(yu) 科學家了解其體(ti) 積大小，以及其周圍空間的更多信息。

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如何觀測黑洞既然黑洞是一種引力極其強大的天體(ti) ，連光線都不能逃逸，又不發射任何電磁波，如何觀察呢？

我們(men) 先來看看黑洞的構造。

黑洞結構，黑洞本身就是一個(ge) 奇點

來源｜博科園

目前，黑洞本身是不可直接觀測，但是科學家可以通過觀察黑洞周圍的天體(ti) 來判斷黑洞的存在。

一般而言，通過各種波段的Ｘ光、紅外線和無線電波，來進行“噴流”的觀察；而“吸積盤”的觀察，則通過Ｘ光、紫外線和可見光。

透過不同波段的光線所攜帶的信息，可以讓科學家研究黑洞的係統，現在科學家們(men) 使用“多波段的望遠鏡”來進行黑洞觀測。黑洞“心跳”的觀察，就屬於(yu) 間接觀察黑洞的手段之一。

由於(yu) 黑洞引力很大，科學家還可以通過黑洞與(yu) 周圍環境的引力相互作用來推斷黑洞的存在。廣義(yi) 相對論認為(wei) 宇宙空間、時間和引力存在相互作用，像黑洞這樣大質量天體(ti) 能夠扭曲其周圍的空間，影響周圍恒星的運行軌跡。

黑洞影響範圍內(nei) 的恒星圍繞黑洞旋轉

來源｜INAF

如果黑洞和某顆恒星構成雙星係統，在黑洞引力作用下，恒星的氣團不斷流入黑洞，驟然激起的高溫會(hui) 導致多種波段的射線產(chan) 生，此時，科學家可以通過對恒星運行軌跡和吸積盤的觀察間接發現黑洞存在。

雙星係統 恒星圍繞黑洞運行，恒星物質流向黑洞

來源｜Wikipedia

最終，恒星消失，恒星物質環繞黑洞。2019年4月發布的第一張黑洞照片，顯示的就是這一現象。

如果兩(liang) 個(ge) 黑洞構成雙星係統，那麽(me) 這兩(liang) 個(ge) 黑洞將在“相親(qin) 相殺”中最終融合成一個(ge) 新的黑洞，黑洞的合並會(hui) 發射強烈的引力波，可以作為(wei) 科學家判斷黑洞存在的證據。

2015年9月14日，科學家在LIGO引力波天文台首次成功直接觀測了引力波，此次觀測也為(wei) 黑洞雙星的存在提供了第一個(ge) 觀測證據。

黑洞撞擊融合，激起引力波

來源｜pinterest

新的黑洞會(hui) 因後坐力脫離原本在星係核心的位置。如果速度夠快，它甚至有可能脫離星係母體(ti) 。

黑洞碰撞模擬

來源｜LIGO Lab

觀察黑洞對理論物理的發展具有極大的推動作用。按照概率推算，過去100億(yi) 年，銀河係應該誕生100萬(wan) 個(ge) 恒星級黑洞，但已經被發現的黑洞數量僅(jin) 為(wei) 兩(liang) 位數。

隨著科學技術的發展，觀察儀(yi) 器設備的提升，越來越多的黑洞將會(hui) 被發現，你有沒有想去發現一個(ge) 呢？

審核專(zhuan) 家：魯暘筱懿行星物理學博士、國家遙感中心副研究員

來源： 數字北京科學中心

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