黑洞是如何被发现的？

（本文出自《知识就是力量》杂志2015年1月刊，作者：北京师范大学天文系教授李庆康）

艾伯特·爱因斯坦在1915年发表了他的广义相对论。一年后，德国伟大的物理学家和天文学家卡尔·史瓦西发现爱因斯坦方程的一个精确解。史瓦西这个解表明，当一颗恒星的半径收缩到一个被称为史瓦西半径的临界值时，没有任何信号可以从恒星的表面逃离。此时在该天体表面的辐射波长将被拉伸到无穷大，辐射频率将变为零；换句话说，时间停下来了。因此该天体将变成黑的了，看不到了，消失了。这就是广义相对论预言的黑洞。这个结果是如此不寻常，以至于那时大部分人都不相信，包括爱因斯坦本人！史瓦西创立了黑洞学说，现在我们用来形容黑洞的术语，如“视界”、“逃逸速度”等，都是他在1916年发明的。而“黑洞”一词，则是由美国天体物理学家约翰·惠勒 在1970 年提出的。史瓦西只是在数学上“发现”了黑 洞，他自己并不相信黑洞是真实存在的。

1973年，天文学家在天鹅星座中发现一个强大的X射线双星，其中一个是致密天体，另外一个是气态恒星，它们围绕共同的质量中心转动。它被命名为天鹅座X-1 。不像众多的其他X射线双星，该系统中的致密天体不可能是个中子星。利用开普勒定律，天文学家可以估算出该致密天体的质量，得到的结果大约是六倍太阳质量，比中子星的质量上限还大很多。因此，天鹅座X-1 中的那个致密天体不可能是中子星，当然更不可能是白矮星了，它必须是一个黑洞。这是观测得到的恒星质量级黑洞的第一个确凿证据。虽然黑洞的这些证据都只是间接的，但确实是令人信服的。目前，观测发现银河系内恒星质量级黑洞的候选体已经不少，而且利用高灵敏度X射线望远镜也已经能够探测到其他星系中的恒星质量级黑洞候选体。在20世纪末，越来越多的证据显示，在大多数星系的中心有超大质量黑洞。

总之，理论上发现黑洞已经有很长一段时间了，观测上可能永远不能直接看到黑洞，但令人信服的间接证据却有很多。