据美国有线电视新闻网(CNN)报道,英国《皇家天文学会月刊》5月16日发布的一项研究显示,天文学家首次观测到黑洞边缘的“暴跌区”(plunging region)。爱因斯坦广义相对论曾预言这个区域,在这里,物质不再围绕黑洞旋转,而是直接落入其中。
报道称,借助美国国家航空航天局(NASA)的核光谱望远镜阵列(NuSTAR)和中子星内部组成探测器(NICER),天文学家对距离地球约10000光年的黑洞X射线双星MAXI J1820+070进行了观测。该系统由一个约7到8倍太阳质量的黑洞和一个比太阳小的恒星组成。
英国《新科学家》周刊称,无论任何物质,过于靠近黑洞时都会被撕裂,并在黑洞周围形成被称为吸积盘的轨道环。广义相对论预测,吸积盘应该存在一个内部边界,一旦越过这个边界,物质将不再围绕黑洞旋转,而是直接坠入其中,并在下落的过程中迅速加速至接近光速。
黑洞从伴星吸取物质的概念图像图源:NASA
利用NASA望远镜提供的数据,英国牛津大学研究员安德鲁·马默里(Andrew Mummery)和他的同事建立了黑洞吸积盘的光模型。他们发现,除了吸积盘发出的光之外,只有同时还包含“暴跌区”物质发出的光时,这个模型才符合观测数据。
马默里表示,爱因斯坦的理论预言了“暴跌区”,但这是科学家们首次观测它的存在,这项发现可以帮助天文学家更好地研究黑洞的形成和演化,“我们一直忽视了这个区域,因为我们没有数据。但现在我们知道了,我们无法以其他任何方法解释它的存在。”
他将“暴跌区”比作黑洞边缘的“宇宙瀑布”:“这就像是一条河流变成了瀑布,在这之前,我们只看到了河流。如果爱因斯坦是错的,那么河流就会一直稳定下去。但现在,我们第一次看到了瀑布,这表明爱因斯坦是正确的。”
1915年,爱因斯坦在其广义相对论中做出了一项惊人的预言:当物质接近黑洞,极致的引力将导致时空扭曲,使得物质无法维持圆形轨道,而会被加速至光速,直接坠入黑洞,形象地比喻为河流在瀑布前的骤然下落
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