一股股氣體(ti) 墜入黑洞，永遠與(yu) 宇宙其他部分隔離。在這些氣體(ti) 碎屑的最後時刻，它們(men) 發出最後一束光，而這是宇宙中最明亮的輻射之一。

　　對人類來說，這些氣體(ti) 的“死亡墜落”距離太遠，無法直接觀測。但是，天文學家設計了一種新技術，可以探測到它們(men) 最後的輻射痕跡，得以了解宇宙中最極端的引力環境。

　　在這項新研究中，物理學家通過觀察特定的輻射特征，計算出了避免落入黑洞的最近距離。這個(ge) 閾值被稱為(wei) “最內(nei) 層穩定圓形軌道”（innermost stable circular orbit，簡稱ISCO）。利用這種方法，未來更靈敏的X射線望遠鏡或許能真正揭開這一軌道的神秘麵紗。

　　事件視界

　　黑洞無疑是宇宙中最神秘的天體(ti) ，他們(men) 隱匿在黑暗中，吞噬著一切進入的光線。無論體(ti) 型大小，所有黑洞都有著共同的特征，這就是事件視界。越過這條線，你就再也回不來了。任何東(dong) 西一旦穿過事件視界，即使是光本身，也不能再回到宇宙之中。這個(ge) 區域內(nei) 的黑洞引力太強大了。然而，在該區域以外，一切如常。

　　黑洞都具有一定的質量，有的隻有數倍太陽質量，分布在較小的星係中；有的是太陽質量的數十億(yi) 倍，堪稱宇宙中真正的“怪物”。環繞黑洞運轉就像繞其他大質量天體(ti) 一樣。引力就是引力，軌道就是軌道。超大質量黑洞因為(wei) 其強大的引力可以吸積運動到其附近的物質，如氣體(ti) 、恒星等。被吸積的物質通常擁有角動量，會(hui) 環繞黑洞形成旋轉的吸積盤或比較厚的吸積流，其中一部分物質最終會(hui) 進入黑洞。因為(wei) 黑洞的致密性與(yu) 強引力，黑洞吸積過程會(hui) 釋放大量的引力能，轉化為(wei) 被吸積物質的動能，其中一部分動能會(hui) 因為(wei) 氣體(ti) 間的“摩擦”或磁場的作用耗散為(wei) 氣體(ti) 內(nei) 能。黑洞吸積過程可能是已知宇宙中能量轉化效率最高的物理過程，其能量轉化率是熱核聚變能量轉化率的數十倍。

　　因此，宇宙中的很多物質都圍繞黑洞旋轉。一旦這些“莽撞的冒險者”被黑洞的引力包圍，它們(men) 就開始了向生命終點進發的旅程。當物質落入黑洞時，往往會(hui) 被擠壓成一個(ge) 圓盤，稱為(wei) “吸積盤”。這個(ge) 圓盤不停地旋轉，伴隨著熱量、摩擦、磁能和電能的釋放，使其中的物質發出明亮的光。

　　以質量最大的黑洞為(wei) 例，它們(men) 周圍的吸積盤發出光如此強烈，以至於(yu) 它們(men) 有了一個(ge) 新名字：活動星係核（active galactic nuclei，AGN），其亮度能夠超過數百萬(wan) 個(ge) 單獨的星係。在吸積盤中，物質塊之間會(hui) 相互摩擦，吸走各自的轉動能，並將它們(men) 不斷推向黑洞張開的事件視界。但是，如果沒有這些摩擦力，物質就可以永遠圍繞黑洞旋轉，就像幾十億(yi) 年來行星繞著太陽旋轉一樣。

　　距離地球最近的黑洞

　　歐洲南方天文台（ESO）的天文學家取得了一項引人矚目的發現——他們(men) 找到了迄今為(wei) 止距離地球最近的黑洞。如果結論成立，南半球的人們(men) 甚至可以不借助觀測設備，肉眼看見這顆黑洞所處的恒星係統。

　　這個(ge) 神秘黑洞位於(yu) 距離地球1000光年的金牛星座南部，該黑洞無法被觀測到，它具有強大的引力，以至於(yu) 沒有任何物體(ti) ，甚至是光，可以逃脫黑洞引力束縛。天文學家最初認為(wei) 是一個(ge) 雙星係統或者兩(liang) 顆恒星環繞一個(ge) 質量中心天體(ti) ，當他們(men) 使用MPG/ESO2.2直徑陸基望遠鏡進行深入觀測，將該雙星係統命名為(wei) HR 6819，同時令他們(men) 驚奇的是，他們(men) 還觀測到第三個(ge) 天體(ti) ——黑洞。

　　雖然天文學家無法直接觀測該黑洞，但他們(men) 能夠依據黑洞與(yu) 兩(liang) 顆伴星的引力相互作用來推斷其存在。通過幾個(ge) 月的觀測，他們(men) 能夠繪製出恒星運行軌道，並推斷出另一個(ge) 巨大、看不見的天體(ti) 在該雙星係統中起到重要作用。

　　觀測結果還顯示，該雙星係統中一顆每40天圍繞這個(ge) 無形天體(ti) 一圈，而另一顆則在距離無形天體(ti) 更遠的區域獨立存在。他們(men) 計算出該無形天體(ti) 是一個(ge) 恒星質量等級的黑洞，由一顆垂死恒星坍縮形成的黑洞，大約是太陽質量的4倍。

　　除HR 6819黑洞之外，距離地球最近的黑洞位於(yu) 3000光年之遙的麒麟星座，但科學家分析仍可能存在距離更近的潛在黑洞，可能僅(jin) 在銀河係存在數百萬(wan) 個(ge) 黑洞。

　　所以在我們(men) 附近，可能隱藏有更多黑洞。

　　氣體(ti) 的消失

　　然而，隨著越來越靠近黑洞中心，你會(hui) 到達一個(ge) 點，在那裏所有維持穩定的希望都將在引力的作用下破滅。此時你還在黑洞之外，尚未到達事件視界，但引力已經變得非常極端，以至於(yu) 不可能有穩定的軌道。

　　去年發表的人類首張黑洞照片，讓我們(men) 在黑洞邊緣這樣引力極強的環境下驗證廣義(yi) 相對論。EHT此次公布的發現，來自梅西耶87（M87）黑洞。黑洞會(hui) 在周圍吸積氣體(ti) 的輻射構成的“背景牆”上投下一個(ge) 剪影。之所以會(hui) 形成這樣一個(ge) “陰影”，是因為(wei) 黑洞會(hui) 把從(cong) 它背後發出並射向觀測者的光線全部吞噬。與(yu) 此同時，從(cong) 黑洞背後發出又剛好擦過視界的其他光線，會(hui) 使“陰影”周圍增亮而形成一片明亮區域。強大的引力透鏡效應會(hui) 彎折光線，就連處在黑洞正後方的物質發出的光線，都能被彎折到黑暗區域的周圍貢獻一部分“光亮”。

　　一旦到達這一區域，你就不可能停留在平靜的軌道上，而是隻有兩(liang) 個(ge) 選擇：你可以借助火箭或其他能源將自己推到安全的地方；而如果你是一團倒黴的氣體(ti) ，那就隻能自由落體(ti) ，落入無盡的黑暗之中。

　　當然，愛因斯坦的廣義(yi) 相對論也預言了最內(nei) 層穩定圓形軌道的存在，不過，盡管廣義(yi) 相對論在預測和解釋宇宙現象方麵取得了成功，我們(men) 也確信黑洞是真實存在的，但科學家還從(cong) 未證實最內(nei) 層穩定圓形軌道的存在，以及它是否符合廣義(yi) 相對論的預言。如今，天文學家從(cong) 落入黑洞的氣體(ti) 中找到了一種可能驗證該軌道存在的方法。

　　舞動的光線

　　一個(ge) 天文學家團隊描述了如何利用即將消失的光線來研究最內(nei) 層穩定圓形軌道。他們(men) 的方法依賴於(yu) 一種名為(wei) 反響映射（reverberation mapping）的天文學技巧，利用了黑洞周圍不同區域以不同方式發射光線這一特性。

　　當氣體(ti) 從(cong) 吸積盤流出，經過最內(nei) 層穩定圓形軌道（吸積盤最裏麵的部分），進入黑洞本身時，會(hui) 變得非常熱，並發出大量高能X射線。X射線從(cong) 黑洞向四麵八方發射。我們(men) 可以從(cong) 地球上觀測到這些輻射，但是吸積盤結構的細節在X射線的光芒中消失了（對吸積盤的更多了解也將有助於(yu) 天體(ti) 物理學家了解最內(nei) 層穩定圓形軌道）。

　　同樣的，這些X射線也能很好地照亮吸積盤以外主要由冷氣體(ti) 團組成的區域。冷氣體(ti) 被X射線激發，也開始發光，這一過程稱為(wei) 熒光。我們(men) 同樣可以探測到這種輻射，並將其與(yu) 黑洞最近區域發出的X射線區分開。

　　光從(cong) 最內(nei) 層穩定圓形軌道和吸積盤外部傳(chuan) 播到冷氣體(ti) 團需要一定時間；如果我們(men) 仔細觀察，首先可以看到中心區域（最內(nei) 層穩定圓形軌道和吸積盤最裏麵的部分）的閃光，不久之後，最內(nei) 層穩定圓形軌道外側(ce) 和吸積盤周圍就會(hui) 立即出現明亮的“反響”。

　　這些反射光的出現時間和細節都取決(jue) 於(yu) 吸積盤的結構，天文學家以前曾用反響映射來估計活動星係中心超大質量黑洞的質量。在這項最新研究中，研究人員使用複雜的計算機模擬來觀察最內(nei) 層穩定圓形軌道內(nei) 部氣體(ti) 的運動，即氣體(ti) 在最終落入黑洞事件視界時如何消失，以及這反過來又如何影響附近和外部氣體(ti) 中發射的X射線。

　　盡管目前的望遠鏡還沒有足夠的靈敏度對這些氣體(ti) 進行測量，但下一代X射線望遠鏡應該能夠確認最內(nei) 層穩定圓形軌道的存在，並驗證它是否符合廣義(yi) 相對論的預言。

　　黑洞將會(hui) 通向何處？

　　如果能夠穿越黑洞，你會(hui) 去往哪裏？會(hui) 有什麽(me) 等待著你？如果你能安然無恙地回來，又能講述什麽(me) 有趣的故事呢？

　　所有這些問題都可以用一句簡單的話來回答，那就是“誰知道呢？”在科學技術日新月異的今天，黑洞的奧秘依然深不可測。落入事件視界之後，實際上就是越過了一層屏障。一旦有人掉下去，就再也不能把信息傳(chuan) 回來了，他們(men) 會(hui) 被巨大的引力撕成碎片。所以理論上，任何穿過事件視界的人不會(hui) 去往任何地方。

　　這聽起來似乎是一個(ge) 令人失望和痛苦的答案，但其實也在意料之中。愛因斯坦的廣義(yi) 相對論將時空與(yu) 引力作用聯係起來，預言了黑洞的存在，後來的研究表明，黑洞是由質量足夠大的恒星死亡所產(chan) 生的。恒星死亡之後，會(hui) 留下一個(ge) 小而致密的殘餘(yu) 核心，假設這個(ge) 核心的質量約為(wei) 太陽的三倍以上，那麽(me) 引力就會(hui) 使其坍縮，成為(wei) 一個(ge) 點，稱為(wei) “奇點”（又稱引力奇點或時空奇點），這是一個(ge) 體(ti) 積無限小、密度無限大、引力無限大、時空曲率無限大的點，被認為(wei) 是黑洞的中心。

　　由此產(chan) 生的黑洞具有極其強大的引力，甚至連光線都無法逃脫。因此，如果你發現自己處於(yu) 事件視界時，你就注定無處可逃。德國天文學家卡爾•史瓦西（Karl Schwarzschild）計算得出，如果某天體(ti) 的全部質量壓縮到很小的“引力半徑”之內(nei) ，那麽(me) 其所有物質、能量（包括光線）都將被引力囚禁在內(nei) 。從(cong) 外界看，這一天體(ti) 就是絕對黑暗的存在，也就是黑洞。事件視界就是黑洞周圍的時空曲隔界線，光和物質隻能向內(nei) 通過事件視界。根據梅西的說法，潮汐力會(hui) 把你的身體(ti) 縮成原子鏈的形式（也被稱為(wei) “意大利麵化”），並最終會(hui) 在奇點處被壓碎。你或許會(hui) 想在黑洞的另一端逃出來，但這似乎完全是幻想。

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