黑洞,确实是一个非常的诡异的天体,凭借超强的引力能够吞噬一切靠近的物体,哪怕是光也不例外。
不仅仅是我们看得见的物体,还是看不见的能量,信息的一旦越过黑洞的事件视界,就会有去无回,不会再重返现实世界。
也就是说,无论如何,我们都不可能看到黑洞本身,不管是借助多么先进的望远镜,都不可能看到黑洞,因为看到任何物体都需要这个物体能发光或者反射光线,但黑洞既不发光,也不会反射光线。
但是天文学家们在2019年已经拍摄到了人类历史上首张黑洞照片,证明了黑洞确实存在。很多人就有这样的疑问:既然黑洞不发光也不反光,天文学家们是如何拍摄到黑洞的照片的呢?如何肯定那就是一个黑洞呢?
其实道理很简单。宇宙万事万物都不是孤立存在的,任何一个东西肯定会与周围的事物产生直接或间接的联系。
就好比我们想了解一个人,并不一定非得与这个人接触亲自去感受,只需要了解这个人周围的人群,比如说他的亲朋好友,就可以大致了解这个人的情况。
黑洞也是这个道理,虽然我们无法看到黑洞,无法接收到黑洞的任何相关信息,但我们可以通过了解黑洞与周围天体物质的特性来探索黑洞的特点。
其实一开始黑洞只是一个纯粹的数学概念,数学家们通过计算分析出了有这么一个诡异的天体存在,这个天体质量很大,体积很小,它产生的引力连光都无法逃脱。而爱因斯坦的广义相对论也预言了这种诡异天体的存在。
因为通常情况下,光是科学家们观测天体唯一能依仗的工具,如果连光都不行了,他们必须另辟蹊径。这就有了后来通过了解黑洞周边天体的运动情况,来间接寻找并判断黑洞存在的证据。
总体来讲,目前主要有三种观测黑洞的方法。
第一,引力效应。我们都知道,宇宙万物之间都有引力,月亮围绕地球转,地球围绕太阳转,这都是因为引力的存在。
太阳质量很大,意味着地球受到太阳的引力自然很大,但地球并没有被太阳强大的引力坠落到太阳上面,而是一直围绕着太阳公转几十亿年之久。
而黑洞与太阳的情况就很相似,黑洞周围通常也会有天体存在。很多人会有疑问:黑洞不是吞噬一切物体吗?
并不是那样的,黑洞只会吞噬一切靠近的物体,具体来讲就是越过黑洞事件视界的物体。如果一个物体没有越过事件视界,并且速度足够快,就不会被黑洞吞噬,而会围绕黑洞旋转。
可以这么通俗理解,黑洞的逃逸速度为光速,所以一旦被黑洞引力捕获,理论上只有超光速才能逃离黑洞,但超光速又是不被允许的。
这与地球的逃逸速度原理是一样的。地球的逃逸速度为每秒11.2千米,大于这个速度就可以摆脱地球引力束缚,小于这个速度就会被地球引力捕获。
所以,如果有一个天体位于黑洞的时间视界之外,那么这个天体与黑洞之间的关系,就相当于地球与太阳之间的关系。
利用这种方法,同样可以判断出黑洞的存在。通过黑洞周围天体的运行规律,首先计算出有一种大质量天体的存在,而这种天体无论如何都观测不到,根据爱因斯坦的广义相对论,这种天体只可能是黑洞。
第三,明亮的吸积盘。刚才说了,浩瀚宇宙中,黑洞几乎不会独立存在,几乎所有黑洞周围,都或多或少地有天体的存在,通常是恒星,尤其是超大质量黑洞,周围更是布满了密密麻麻的恒星,这些恒星都以极高的速度围绕着黑洞运行,稍有不慎就会被黑洞吞噬。
由于磁场扭曲和动量守恒,很多带电粒子会被黑洞以接近光速的速度喷射出来,与高能射线一起组成了宇宙中最猛烈的能量爆发。
如果科学家们能观测到这些猛烈的爆发,就可以间接找到黑洞存在的证据了。
虽然我们无法直接获取黑洞的任何信息,但仍旧可以通过黑洞与外部世界的相互作用,间接判断黑洞的存在。实际上这与我们判断空气的存在道理是一样的,我们并不能直接看到空气的存在,但为什么如此坚定空气一定存在呢?
道理很简单,因为我们可以间接感受到空气与周围事物的相互作用,空气的流动可以形成风,而风是我们能感受到的。
总结
理论上讲,人类或许永远都不可能直接看到黑洞的存在,甚至未来某天即便人类有实力来到一个黑洞附近,也无能为力,我们看不到黑洞,也不能通过发射探测器到黑洞里面一探究竟,因为任何物体一旦进入黑洞,就有去无回,甚至连任何信息都不能发射出去。
但不管怎样,人类对黑洞的探索不会停止。人们对宇宙的认知还非常有限,甚至算不上冰山一角,我们也一定坚信存在更高级的大自然法则,而这样的大自然法则或许能让我们直接观测到黑洞的本来面目。