黑洞不再神秘，2020年，我们在黑洞研究领域取得了10大突破

在这个刚刚过去的2020年，科学界迎来了许多重大的突破。尤其是在天文领域，人类不仅实现了多个航天事业的里程碑，还在天体研究中迎来了多个重大的飞跃。尤其是在宇宙中最诡异天体——黑洞方面，科学家们同样收获颇丰。那么，在2020年，人类在黑洞领域都取得了哪些突破呢？

诺贝尔物理学奖

首先不得不提的，就是2020年诺贝尔物理学奖颁给了在黑洞研究领域做出杰出贡献的三位科学家。

首先就是罗杰·彭罗斯，瑞典皇家科学院认为，他“发现黑洞的形成是广义相对论的重要预言”，获得了今年1/2的物理学奖。遗憾的是，和他一起从事相关研究的著名物理学家斯蒂芬·霍金已经去世，错过了这个殊荣。

另外1/2的物理学奖，被莱因哈德·根泽尔和安德里亚·格兹平分，这是为了奖励他们在银河系中心发现了一个致密天体，也就是我们所说的超大质量黑洞人马座A*。

原初黑洞的秘密

既然提到了霍金，就不得不说到他在黑洞领域的另一个预言，那就是原初黑洞。霍金曾经指出，在宇宙大爆炸初期，由于当时宇宙的压力和温度极其恐怖，因此足以使一些物质被挤压成非常小的黑洞。这种黑洞可能达到10亿吨，半径和质子、中子差不多大，这就是所谓的原初黑洞。

理论上来说，原初黑洞会在霍金辐射的原理下迅速蒸发，但也有人认为今天的宇宙中仍然遍布着原初黑洞，而它们就是我们所认为的暗物质。这种理论看似有点道理，但是证据非常有限，科学家们将在未来几年深入观测，最终证实或证伪这个理论，但原初黑洞本身的理论仍然广为接受。

超大尺寸黑洞

看过了最小的黑洞，再看看最大的黑洞。迄今为止，人类发现的最巨大黑洞名为TON 618，质量是太阳的660亿倍左右。但是在2020年9月，有科学家提出了宇宙中可能有一种超大尺寸黑洞（Super-duper-size black hole），其中甚至可能有达到10000亿倍太阳质量的个体，这个质量甚至堪比一个星系！

研究人员认为，这种黑洞属于另一种原初黑洞，也是形成于宇宙大爆炸时期。如果我们想找到这种黑洞，可以尝试观测宇宙微波背景辐射的引力透镜效应，通过光线的偏折程度发现这种恐怖的天体。

最激烈的黑洞相撞

除了两种极端质量的黑洞之外，科学家们已经发现的黑洞分为两类，一类是质量小于太阳100倍的恒星级黑洞，另一类是质量大于太阳100万倍的超大质量黑洞。从理论上来讲，宇宙中势必存在一种介于二者之间的中等质量黑洞，但是科学家们多年以来从未发现过这种天体，这也成了黑洞研究的一个未解之谜。

就在2020年，科学家们利用引力波探测到了一个85倍太阳质量的黑洞和一个66倍太阳质量的黑洞发生碰撞，形成了一个质量约为太阳142倍的黑洞，而这个质量使其成为了完美的中等质量黑洞，填补了人类对这种黑洞探测的空白。不过，这仍然只是个例，目前关于超大质量黑洞的形成原因和过程，仍然是个谜。

最碾压的黑洞碰撞

上面提到的双黑洞虽然质量都很巨大，但是彼此之间差距并不明显。在2020年4月，科学家还发现了迄今为止质量差别最大的一组双黑洞并合。在大约24亿光年之外，有一对质量分别达到太阳30倍和8倍的黑洞发生碰撞。

不仅如此，这次碰撞中产生的诡异现象，甚至使得科学家猜测这个过程极为复杂，可能是某两个黑洞碰撞后抛射出大量的物质，又与另外一个黑洞并合。不过，这还有待于科学家进一步的研究。

恒星被黑洞撕扯成面条

科学家知道黑洞周围引力极其恐怖，以至于任何靠近它的物体都会遭受到难以想象的潮汐力。但是，当他们看到名为AT 2019qiz的黑洞吞并恒星事件时，还是被深深地震撼到了。

在这次事件中，一颗恒星不小心闯入了黑洞的引力范围，在黑洞恐怖的潮汐力作用下被撕扯成面条的形状，这种现象被称为潮汐破坏事件。这是科学家们第一次仔细地观测到这种恐怖的宇宙事件，对于我们了解极端环境中的引力效应有极大的帮助。

迄今为止最近的黑洞

我们平时说到的黑洞，动辄就在几千、几万光年以外，甚至超大质量黑洞普遍在几十亿、一百亿光年以外，似乎黑洞都离我们非常遥远。不过，科学家在2020年5月发现了迄今为止最近的黑洞。这个黑洞位于一个名为HR 6819的系统中，与系统中其他两颗恒星组成了三体系统。

据观测，这个三体系统距离我们只有1120光年，这使得这个黑洞将人类已知最近黑洞和地球的距离纪录缩短了2/3。不过，就在2020年10月，又有科学家提出了非议，认为这里并没有黑洞，目前科学家还没有得出最后的结论。

裸露的黑洞

我们知道，黑洞的引力能够连光都吞噬，但是这也要看光和奇点之间的距离，这取决于黑洞质量的大小。质量越大的黑洞能够吞噬越远的光，所有光都必然被吞噬的范围就被称为黑洞的事件视界。

不过，科学家们也一直在思考：所有黑洞都必须要有事件视界吗？是否有些黑洞只有裸露的奇点、附近空间的光线都有机会逃脱呢？虽然很多科学家不承认裸奇点的存在，但也没有办法通过观测来否认这个理论。11月，有科学家提出，通过黑洞的吸积盘和尘埃晕，或许可以验证一个黑洞有没有事件视界，这在未来可以帮助科学家验证裸奇点理论的真伪。

黑洞其实是“黑球”？

我们知道，黑洞的本质其实就是一个将所有质量集中在一个几何点的奇点，它拥有无限大的密度和时空曲率。这个想法虽然由广义相对论得来，但很多人还是感到匪夷所思不愿承认。

10月份的时候，有科学家从弦理论的角度来解释黑洞这种天体，认为黑洞只是由大量的弦压缩在一起形成的模糊的球状天体。这个理论有一定的依据，但是不论是这个猜想还是弦理论本身，证明的难度都极大，因此现在下结论还为时过早。

丰富的黑洞数据

实际上，能够获得如此之多的黑洞数据本身就是一个好消息。10月份的时候，当今世界最先进的引力波探测实验LIOG和Virgo发布了从2019年4月到9月的目录，其中一共包含了数十种引力波信号，比如刚才提到的两次双黑洞并合事件。

随着科技的发展，科学家们势必还会建设更多引力波探测设备和射电望远镜，这对于黑洞的研究来说也将是更好的消息。我们相信，人类的黑洞研究将会发展得越来越快，在更加了解这种宇宙极端天体的同时，人类也将掌握极端条件下的物理定律，这对于我们了解这个宇宙，将会至关重要。