科学探索|2021十大黑洞新发现：外星人可能利用黑洞的能量 2021十大黑洞新发现：外星人可

北京时间12月29日消息，据国外媒体报道，年复一年，黑洞研究领域一直在为我们提供一些令人震惊，同时又异常费解的发现。2021年也不例外。在这一年里，科学家们又获得了许多关于黑洞的新发现，这些具有巨大引力的神秘天体仍在不断推进我们对宇宙的理解。
旋转速度最快的黑洞

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即使是研究最深入的黑洞也会带来惊喜。今年2月，物理学家们修正了对天鹅座X-1（Cygnus X-1 ）系统中黑洞性质的估计，这也是有史以来第一个被证实存在的黑洞。天鹅座X-1系统的黑洞发现于近60年前，其质量比之前认为的要大50%，达到太阳质量的21倍。而且，该黑洞的旋转速度非常接近光速，创下了黑洞旋转的新纪录。天鹅座X-1距离地球约7200光年，是一个双星系统，其另一成员是一颗蓝色超巨星变星，正缓慢地被黑洞吞噬。对天鹅座X-1系统为研究人员了解这类过程提供了新的视角。
观测并模拟面条化的恒星

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当一颗恒星太过靠近黑洞的边缘时，引力会将它拉扯成长条状，然后被黑洞吞噬。这个过程称为“面条化”（spaghettification，又称“意大利面化”）。当恒星物质因摩擦而升温时，就会产生光，从而使天文学家得以捕捉到这一壮观的现象。今年5月，研究人员首次发现一颗恒星被一个黑洞以这种方式撕碎并吞噬。该黑洞的质量是太阳的3000万倍，位于一个距离地球7.5亿光年的星系中心。除了获得有关“面条化”过程的重要数据外，这些观测还帮助科学家们构建了恒星被吞噬的场景。
LIGO证明了霍金是对的
今年6月，激光干涉仪引力波天文台（LIGO）的研究人员探测到两个巨大黑洞合并成一个实体的过程，并分析了黑洞高速向彼此旋转时产生的时空涟漪——引力波。他们发现，最终形成的黑洞的表面积比原先两个黑洞的表面积加起来还要大。这些发现不仅为天文学家提供了惊人的数据，还帮助证明了英国天体物理学家斯蒂芬·霍金于1971年提出的一个猜想——黑洞面积定理。该定理指出，黑洞的表面积永远不会随着时间的推移而减少。霍金利用爱因斯坦的广义相对论和他自己对熵的理解，推导出了这一定律。尽管新发现的结果对霍金来说是一个胜利，但却让物理学家们头疼不已。根据量子力学，黑洞应该能够收缩和蒸发，这一点与霍金的定理并不兼容。如何协调二者的矛盾，物理学家们可能还有很长的路要走。
黑洞和中子星的合并
今年6月，LIGO团队的研究人员充满信心地宣布，他们第一次探测到了黑洞与中子星的合并事件。和黑洞一样，中子星是大质量恒星演化末期经由引力坍缩发生超新星爆发后的潜在结局之一。尽管LIGO之前已经发现了黑洞-中子星合并的潜在证据，但直到今年，新探测到的两个信号才最终证明了这种合并正在发生。这两次探测都发生在2020年1月，大约相隔10天。第一次探测的结果表明，一个约6倍太阳质量的黑洞正在吞噬一颗1.5倍太阳质量的中子星；第二次探测则涉及一个约9倍太阳质量的黑洞和一个两倍太阳质量的中子星。
早期的黑洞会产生“风暴”
几乎每个已知星系的中心都有一个超大质量黑洞，表明这两个宇宙实体之间存在着紧密的联系。然而，科学家们仍然不清楚黑洞是如何影响它的星系宿主的。今年6月公布的研究结果显示，一个有着130亿年历史的星系——几乎和宇宙本身一样古老——正在吹出高速的风。这是目前探测到的最早期星系风的例子；当超大质量黑洞吞噬周围的气体和尘埃时，就会喷出星系风。此外，这些星系风以大约180万公里/小时的速度行进，其移动速度之快，足以推动物质遍布整个星系，并可能吹走星系物质，从而阻碍恒星的形成。这项研究表明，星系和它们中心的黑洞有着古老而紧密的联系。