天體

物理學家

檢測到了來自

黑洞

遠端的光，他們使用望遠鏡觀測到了

愛因斯坦

廣義相對論預言的、但尚未直接觀測到的物理現象。新的發現證實了黑洞是如何扭曲光線的。

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一組研究人員最近檢查了由超大質量黑洞 “Zwicky 1” 產生的日冕耀斑。他們發現，耀斑產生的一些 X 射線被黑洞盤的遠端反射，並被其引力場彎曲。這與引力透鏡效應不同。引力透鏡效應是指，當光線在一個大質量物體周圍發生彎曲時，我們對遠處物體的觀察就會發生扭曲。 在這種情況下，來自日冕耀斑的 X 射線從黑洞的吸積盤反射回來，圍繞黑洞彎曲，然後返回到研究人員的望遠鏡。 該團隊的分析發表在今天《自然》雜誌上。

斯坦福大學的天體物理學家丹·威爾金斯（Dan Wilkins）解釋道：“任何進入黑洞的光都不會出來，所以我們不應該能看到黑洞後面的任何東西。我們之所以能看到的原因是，因為那個黑洞正在扭曲空間、彎曲光線並扭曲自身周圍的磁場。”

黑洞的引力如此之強，以至於一旦被吸入，就連光都無法逃脫。落入黑洞的物質會被強大的力量拉開 —— 即使在原子尺度上也被撕裂 —— 在宇宙周圍形成一團過熱的磁化等離子體結構。這些帶電等離子體形成了黑洞吸積盤的大部分（大多數超大質量黑洞周圍的大型 DVD 狀物質聚集體），並導致了黑洞的磁場。當這些磁場形成弧形並會聚時，它們會在黑洞非常熱的外圍引起明亮的耀斑，類似於太陽日冕中發生的耀斑。

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上圖：圖示說明了光線是如何從黑洞後面反射出來的。

愛因斯坦提出了黑洞強大的引力可以使光繞自身彎曲的想法，但觀測技術需要一段時間才能趕上（而且並沒有完全趕上）。 斯坦福大學粒子物理學家羅傑·布蘭德福德表示：“五十年前，當天體物理學家推測磁場在接近黑洞時的行為時，他們不知道有朝一日我們將擁有直接觀察這一現象並看到愛因斯坦廣義相對論在起作用的技術。 ”

最近對黑洞遠端光線的觀測，是使用歐洲航天局的 X 射線多鏡任務 （XMM-Newton） 望遠鏡和 NASA 的 NuSTAR 望遠鏡進行的。該團隊使用望遠鏡觀察了距離地球約 8 億光年，寬達 1860 萬英里的黑洞發出的明亮 X 射線耀斑。但是，他們發現這些明亮的爆發之後，還伴隨著令人驚訝的少量X射線爆發。這表明第二輪 X 射線是早期爆發的回聲，從黑洞的背面反射而來的。

麻省理工學院的觀測天體物理學家艾琳·卡拉雖然沒有參與這項研究，但她對此的評價是，這項工作是“混響光回聲在行動中的一個非常好的演示”。重要的是，威爾金斯的團隊顯示了每一次耀斑發生所需的能量，這有助於表明回聲耀斑的特性：被黑洞物理扭曲的耀斑的反射，而不僅僅是黑洞日冕中其他較小的耀斑。

天體物理學家們在其他吸積黑洞中也觀察到了混響，包括來自超大質量和恆星質量的吸積黑洞，但通常需要在一系列時間尺度上對許多耀斑進行平均，才能看到這樣的訊號。雖然，這一觀測結果並沒有改變科學家對黑洞吸積的總體看法，但它很好地證實了廣義相對論在這些系統中發揮的作用。

能再次確認廣義相對論的另一個關鍵預測著實令人欣慰，但由於其他幾個原因，這一發現也相當令人興奮。

首先，能夠發現任何關於黑洞的新東西真的很棒。它們是非常狡猾的宇宙野獸（看不見，而且周圍的空間如此極端），以至於觀測研究相當具有挑戰性。

同時，這也是對我們已經走了多遠的衡量標準，我們可以用我們的儀器和分析技術進行這種細粒度的觀察。研究人員說，黑洞科學只會變得更好，新一代望遠鏡已經準備在天空中睜開眼睛。

而更精確的望遠鏡也可以讓天體物理學家更好地理解這些物理現象，以及黑洞的其他奇異行為。理論往往超前於觀察，因為我們更多地受到技術的限制，而不是自己的創造力。但對自然界中最極端的物體而言，肯定會有更多令人費解的認識。

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