即使在今天,我们的宇宙仍然困扰着科学家,其中最大的谜团之一是黑洞是什么。
历史上一些最伟大的科学思想家,如阿尔伯特·爱因斯坦和 J. 罗伯特·奥本海默,都提出了他们自己的黑洞理论。
今天是奥本海默-斯奈德模型问世 85 周年,该模型在当代物理学中首次证明了黑洞是如何按照爱因斯坦的场方程发展起来的。
我们今天对黑洞了解多少?
Nils Andersson 教授是南安普敦大学应用数学教授,也是天体物理学和黑洞方面的专家。
他告诉 Metro 奥本海默的发现的重要性,并说:「这篇论文在很多方面都很了不起。摘要几乎可以在今天写出来,因为几乎没有什么变化。
「这篇论文的主要影响出现在 1960 年代,后来广义相对论的复兴与 X 射线天文学的诞生有关。」
由于后来的这一发现,安德森教授认为,奥本海默和辛德的初步发现一开始就无助于人们理解黑洞。
「这更像是一个本来可能成为的样子,」他说。
「论文发表后不久,奥本海默就将注意力转向了相对论的其他方面。
「当时人们根本不了解黑洞。这个词直到 1960 年代才被创造出来。
爱因斯坦在 1916 年首次用他的广义相对论预言了黑洞的存在。
但「黑洞」一词直到爱因斯坦和奥本海默的开创性发现多年后才被创造出来——实际上是 1967 年。
美国天文学家约翰·惠勒 (John Wheeler) 是第一个称其为黑洞的人,几十年来,黑洞只被称为理论天体。
美国宇航局在 1964 年证实,当探空火箭探测到天体 X 射线源时,在银河系中发现了黑洞的第一个迹象。
科学家们后来发现,这些 X 射线来自一颗围绕一个奇怪的黑暗物体运行的亮蓝色恒星。
这些早期发现和科学发现帮助专家们了解当今黑洞的奥秘。
事件视界望远镜 (EHT) 于 2019 年记录了有史以来第一张黑洞图像。
它是在星系 M87 的中心发现的,显示了光粒子的突然损失,并帮助开辟了黑洞研究的全新领域,现在科学家们知道它们是什么样子的。
然后在 2021 年用偏光拍摄了同一个黑洞,这清楚地表明该黑洞的环被磁化了。
安德森教授说,这样的发现有助于加强我们对黑洞的理解。
他说:「我们知道爱因斯坦的弯曲时空理论很好地描述了黑洞,而且它们非常常见。
「它们的大小各不相同,其中绝对的巨星位于大多数星系的中心。
「从引力波的观测中,我们知道较小的引力波——比太阳重几到十倍——非常常见。」
但专家们仍有一些谜团有待揭开。
他继续说:「在我看来,如果它们真的是爱因斯坦理论所描述的天体,那么精确观测,很可能是通过引力波天文学进行的,将提供更好的答案。
「地平线望远镜事件的结果也很有用,但是否可以使用它们来获得我们正在寻找的答案还有待商榷。
「下一代引力波干涉仪应该可以看到整个宇宙中的黑洞碰撞,这非常令人兴奋,因为我们可能会了解它们是如何形成和演变的。」