爱因斯坦关于黑洞的预测之一终于得到证实

探测到从黑洞中心发出的强 X 射线耀斑并不是什么新鲜事。但探测到来自黑洞后方的光信号则是另一回事。这是因为黑洞的引力非常强大，进去的东西都出不来。到目前为止，还没有科学家能够发现来自黑洞后方的光。

与它们的名字所暗示的相反，超大质量黑洞可能是宇宙中最明亮的连续光源之一。它们巨大的引力会吸引各种物质，这些物质在所谓的事件周围形成一个明亮的环或日冕。人们对超大质量黑洞日冕知之甚少，因此科学家们转向距离地球 1 亿光年的黑洞 I Zwicky 1 来研究射出的光束。

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除了预期的耀斑外，他们还在超大质量黑洞周围探测到了较小的 X 射线“回声”。这些脉冲光束的光特征表明它们是相同的 X 射线耀斑，但从背面反射回来——这意味着超大质量黑洞的引力实际上一定扭曲了时空，从而将光束弯曲到一个可以用专业望远镜探测到的方向。这项发表在《自然》杂志上的研究结果支持了爱因斯坦广义相对论的一个关键预测。

早在 1915 年，爱因斯坦就描述了光在超大质量黑洞周围弯曲的方式。但“50 年前，当天体物理学家开始推测磁场在黑洞附近会如何表现时，他们并不知道，有一天我们可能会拥有直接观察这种现象的技术，并看到爱因斯坦广义相对论的实际应用，”天体物理学家、论文合著者罗杰·布兰福德 (Roger Blandford) 在一份声明中说道。

这项研究首次证实了这位著名物理学家半个多世纪前的预测。

“尽管我们之前曾看到过 X 射线回声的迹象，但直到现在我们仍无法分离出来自黑洞后方并弯曲进入我们视线的回声，”韦恩州立大学天文学家 Edward Cackett（未参与这项研究）告诉《科技评论》 。“这将使我们能够更好地绘制物体如何落入黑洞以及黑洞如何弯曲其周围的时空。”

无论从字面意义还是象征意义上讲，黑洞都是宇宙中最大的谜团之一。对黑洞远端的探索是天体物理学迈出的里程碑式的一步，让科学家距离解开黑洞的奥秘更近了一步，比如黑洞如何生长、如何吸收和释放能量以及如何帮助周围星系形成。

斯坦福大学天体物理学家、这项研究的主要作者丹·威尔金斯 (Dan Wilkins) 告诉VICE ：“我们正在研究如何利用这些回声……重建黑洞外部极端环境的图像。”

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当然，要拍摄如此规模的黑洞照片需要强大的仪器。这些 X 射线是使用两台专业望远镜探测到的：NASA 的 NuSTAR 和欧洲航天局 (ESA) 的 XMM-Newton。ESA 正在开发一个新的 X 射线天文台 Athena，希望它能为天体物理学家提供更多机会，以前所未有的分辨率观察这些黑洞的背后情况。

威尔金斯告诉《科技评论》 ：“如果你想了解星系是如何形成的，你真的需要了解黑洞外部的这些过程，这些过程能够释放出巨大的能量和能量，也就是我们正在研究的这些令人惊叹的明亮光源。”

更正 2021 年 7 月 30 日：本文的先前版本错误陈述了爱因斯坦发表广义相对论的年份。它发表于 1915 年，而不是 1963 年。