2022年让人惊讶的15个黑洞新发现，你了解多少？
2022年 黑洞让我们惊讶了15次
过去一年中有关黑洞的发现依然喜人
（图解：2022年黑洞的发现依然喜人。图源：NASA/JPL-Caltech）
黑洞会对空间和时间造成巨大扭曲，那漆黑的外表使它们看起来十分神秘。然而，科学家们也在坚持不懈地继续推动他们对于这些深空星体的理解。
在过去的一年中，天文学家对宇宙中的黑洞有了新的见解。这篇文章里将会列出2022年黑洞让我们惊讶的15次事件。
人马座A*的首次亮相
（图解：2022年5月12日，事件视界望远镜发布了银河系中心超大质量黑洞的图像，这个庞然大物被称作人马座A*。图源：事件视界望远镜协作，CC BY-SA）
科学家们拍摄到了人马座A*的第一张照片，这是位于银河系中心的巨大黑洞。黑洞的边缘有着不断围绕其旋转的高温气体，这些高温气体会发射亚毫米波，事件视界望远镜正是在亚毫米波的光线下得以拍摄到这张照片。
亚利桑那大学天体物理学家费亚尔·厄泽尔（Feryal Özel）在22年5月的国家科学基金会的新闻发布会上表示：“直到现在，我们还没有图片能直接证明这个位于银河系中心的温和巨星就是黑洞。这张照片只是显示出了黑暗区域周围的一个明亮环，以及其中心貌似是黑洞阴影的迹象。”
事件视界望远镜于2019年首次登上头条新闻，当时它成功拍摄了有史以来第一张黑洞视界的图像，特别是那张椭圆活动星系梅西叶87的核心的图像。
事实证明，拍摄人马座A*的照片将会更加困难，因为在地球和人马座A*之间27000光年的距离中，存在着大量的气体和尘埃，它们会散射亚毫米波，使拍摄到的图像非常模糊。此外，虽然M87的黑洞吞噬了大量气体所以看起来很明亮，但到达人马座A*上的物质流强度要弱得多，这就使得它的光芒看起来更加微弱。
黑洞撕碎恒星
（图解：天文学家在8。5亿光年外的SDSS J152120。07+140410。5星系中发现了一颗被黑洞撕裂的恒星。研究人员用NASA的哈勃太空望远镜对这场名为AT 2020neh的灾难进行了观测，即上方的图片。哈勃望远镜的紫外相机观测到，在AT 2020neh发生的星系，围绕其核心形成了一个星环。图源：NASA， ESA， 瑞安·弗雷/加州大学圣克鲁斯分校）
这个曾经不为人知的黑洞将它附近的一颗恒星撕碎并吞噬，至此它向天文学家宣告了自己的存在。这次的剧烈破坏来自一个中等质量的黑洞，它的质量大约是太阳质量的10万到100万倍，位于距离地球8。5亿光年的矮星系SDSS J152120。07+140410。5中。
本次灾难是一种被称为潮汐瓦解事件（TDE）的现象，被命名为AT 2020neh。当它爆发出足以短暂超过银河系中所有恒星的总和那样强大的辐射时，这种现象将会变得清晰可见。
天文学家此前曾尝试通过TDE测算数百万至数十亿太阳质量的超大质量黑洞的质量。然而，AT 2020neh是首次利用TDE帮助分析较小的中等质量黑洞的质量。
离地球最近的黑洞
（图解：这张图片是艺术家对盖亚BH1的描绘，这是一个位于距离地球仅1560光年的双星系统中的黑洞。该系统还拥有一颗类太阳伴星。图源：国际双子座天文台/美国国家科学基金会的国家光学红外天文研究实验室/国家科学基金会/大学天文研究联合组织/J。达席尔瓦/太空工程/M。扎马尼）
科学家们公布了一个新发现的黑洞，该黑洞目前保持着“已知距离地球最近黑洞”的记录。盖亚BH1的质量大约是太阳的10倍，它潜伏在距离我们星球1560光年的地方，约比前一个记录保持者近了两倍。
盖亚BH1位于一个双星系统中，系统中的另一个成员是一颗类太阳恒星。这颗恒星和它的伴星黑洞的距离与地球和太阳的距离一样远，这使得盖亚BH1成为了一个非常特殊的黑洞。
增长最快的黑洞
（图解：图为一个被吸积盘包围的黑洞。图源：欧南台，欧洲空间局/哈勃，M。康梅瑟）
天文学家探测到了有史以来增长最快的黑洞，它每秒都能吞噬掉一个地球。它将会是过去的90亿年中增长最快的一个黑洞。
这个庞然大物目前的质量是太阳的30亿倍，比人马座A*大500倍，是银河系中心的一个超大质量黑洞。它的视界内足以容下整个太阳系，进入这个边界之后，任何东西都再也无法逃脱。
物质冲刷着黑洞的表面，形成了星系中心一个异常明亮的类星体，它释放大量能量，使这个类星体比银河系中的所有恒星发出的光还要亮7000倍。总而言之，在宇宙138亿年的历史中三分之二的时间里，这个类星体（SMSS J1144477。77-430859。3）都是已知最亮的一颗。
澳大利亚国立大学（ANU）天文和天体物理研究学院的首席研究员克里斯托弗·翁肯（Christopher Onken）在一份声明中表示：“现在，我们想知道为什么这个类星体与众不同，它的身上是发生过什么灾难性的事件吗？也许有两个巨大的星系之间发生了碰撞，将大量的物质注入了黑洞，从而导致了它的迅速增长。”
独自流浪的黑洞
（图解：NASA的这幅插图描绘了太空中一个孤立的黑洞，他那巨大的引力使背景中的恒星和星系都发生了扭曲。图源：NASA戈达德航天中心；背景，欧洲空间局/全天天体测量干涉仪/DPAC）
天文学家探测到了一个独立的黑洞，其质量相当于一颗恒星。在NASA哈勃望远镜的帮助下，科学家们在银河系中心隆起的方向上，发现了这个距离地球约5150光年的天体。
巴尔的摩太空望远镜科学研究所的天体物理学家凯拉什·萨胡（Kailash Sahu）是该研究的主要作者，他在接受太空网采访时表示，银河系中有一些质量非常大的恒星，超过了太阳质量的20倍，它们已经大到足以产生黑洞，而这些恒星在每1000颗恒星中就大约有1颗。这表明在银河系中，应该有1亿颗恒星质量黑洞。
在此之前，我们探测到的所有恒星质量黑洞都存在于有伴星的双星系统中，例如中子星。然而，萨胡指出，银河系中大部分的恒星质量黑洞应该是独立存在的。
研究人员估计新发现的独立黑洞的质量约为太阳质量的7。1倍，速度约为10万英里/小时（162000公里/小时），这表明这个黑洞可能是由产生它的超新星爆炸推动的。
地球上的黑洞残余物
（图解：图为艺术家描绘的，一个超大质量黑洞在吞噬恒星时喷射出的残余物。图源：卡尔·诺克斯-奥兹格拉夫，ARC引力波发现卓越中心，斯温伯恩理工大学）
天文学家发现了迄今为止人们已知最遥远的一次黑洞撕裂恒星的现象，而这次发现正是因为黑洞向地球喷射的恒星残余物。
这一被称为AT2022cmc的事件发生在距我们约85亿光年之外的地方，也就是说，当这个事件所发出的光开始它在宇宙中的旅程时，宇宙只有53亿年的年龄，即它现在年龄的三分之一。据研究人员估计，黑洞每年消耗的恒星质量大约相当于太阳质量的一半。
在这些被称为潮汐瓦解事件（TDE）的暴力破坏案件中，约有1％的黑洞会从其两极喷射出等离子流和幅射流。
英国莱斯特大学的天文学家，本项新研究的合著者尼亚尔·坦维尔（Nial Tanvir）在欧南台（ESO）的一份声明中表示：“我们只见过极少数的喷射式TDE，它们仍然是非常奇特的一类事件，人们对这类事件的了解也非常少。因此，天文学家一直在寻找这类极端事件，试图去理解那些喷流是如何产生的，以及为什么只有小部分的TDE会出现这种喷射现象。”
黑洞喷出恒星
（图解：图为几年前一个黑洞在吞噬一颗恒星时喷出的物质。图源：DESY，科学通信实验室）
三年前，一个黑洞把一颗恒星做成了它的一份意大利面，并狼吞虎咽地吃掉了这顿晚餐。2022年，我们再一次发现了这个庞然大物，现在它正在打嗝。
当物体距离黑洞太近时，比如恒星，黑洞强大的引力场将会在一个方向上拉伸恒星，而在另一个方向上挤压它，从而将他们粉碎得像意大利面一样。当这些被撕碎的物质落入黑洞当中，它就会立刻升温，并发出一道天文学家在数百万光年之外都能够发现的闪光。然而，黑洞是一个举止杂乱的食客，它们偶尔也会将一部分吞噬掉的物质吐回太空。
2018年10月，天文学家在距离地球6。65亿光年的星系中发现一个黑洞，它撕碎了一颗质量约为太阳十分之一的恒星。三年后，我们发现它正喷出一些源自于它“前一餐”的物质。
哈弗和史密森天体物理中心，领导本项研究的天文学家伊薇特·岑德斯（Yvette Cendes）在一份声明中表示：“从没有人见过这样的现象，这个发现让我们所有人都大吃一惊。就仿佛是这个黑洞几年前吞噬掉一颗恒星，现在却又突然喷出一堆来自于那颗恒星的物质。”
人工黑洞vs。史蒂芬·霍金
（图解：图里展示了一个完整的黑洞。图源：马克·加里克/科学图片库/盖蒂图片）
科学家宣布，对黑洞的实验室模拟证明了史蒂芬·霍金最著名的想法之一可能是正确的。
量子物理学发现，真空是不存在的。相对的，太空中其实充满了振动，如果输入足够的能量，这些振动将会爆炸并产生成对的粒子和反粒子，它们将瞬间相互湮灭，发出光芒。在1974年，史蒂芬·霍金预测黑洞视界或洞口周围极强的引力场就将以这样的方式产生光子。
研究人员利用单原子链进行了一次黑洞模拟实验，当他们把电子的速度调节至能够从链上的一个原子跳跃到另一个原子，以使原子链的一部分落入模拟的事件视界时，研究人员检测到了原子链的温度峰值，这一结果即成功模拟了“霍金辐射”。
物理学家仍然对霍金的预测抱有很大的兴趣，因为这些预测正处于物理学中两个伟大但目前仍不可调的理论的交汇点上：爱因斯坦的广义相对论——从最大尺度描述宇宙；量子力学——以最小粒子的奇特表现描述宇宙。
蕴藏量子特质的黑洞
（图解：一项新的研究表明，黑洞的表现与量子粒子十分相似。图源：夜的创作者：AI绘画）
22年秋天，科学家宣布黑洞可能具有不确定的量子特性，这表示黑洞从本质上来说可以是既大又小、既重又轻，或是既死又活的，就像那只著名的薛定谔的猫。
量子物理表明，宇宙在其最微小的尺度上会变成一个超现实的世界，其中的物体能够以叠加态存在，即可以同时以多种状态存在，比如同时以两个相反的方向旋转。
科学家开发了一种计算机模型，将一个模拟的量子粒子放在一个巨大的模拟黑洞外。这次模拟为我们揭示了黑洞具有叠加态的证据，它能够同时具有和不具有巨大的质量。
该研究的主要作者，昆士兰大学理论物理学博士乔舒亚·福（Joshua Foo）在一份声明中表示：“我们想看'黑洞’是否能同时拥有差距如此巨大的两个质量，而事实证明它们确实如此。到目前为止，我们还没能深入研究出黑洞是否具有量子物理中的一些奇怪而又奇妙的表现。”
离我们最近的黑洞并不存在
天文学家在2022年3月表示，曾被认为是距离地球最近的黑洞并不存在。
2020年，天文学家发现一些证据表明，距离地球仅1000光年的HR 6819是一个三星系统，其中一个恒星紧贴着黑洞运行，另一颗恒星则在更宽阔的轨道上运行。然而，另一些科学家对这一发现提出了异议，并在去年成功否定了这个黑洞的存在。
研究使用了欧南台（ESO）的甚大望远镜（VLT）和甚大望远镜干涉仪（VLTI），这两个功能强大的仪器位于智利，它们能够制作出HR 6819更精确的图像。通过这两台仪器，研究人员发现那紧密的轨道内只有两颗恒星，而并不存在黑洞。其中一颗恒星正在不断剥离另一颗恒星的质量，这一现象有时被称作“恒星吸血”。
20世纪80年代的黑洞事件
（图解：图为一位艺术家描绘的黑洞吞噬恒星的场景，也被称为潮汐瓦解事件，此时黑洞中会产生超高速的喷射流。图源：美国国家射电天文台/AUI/国家科学基金会/NASA）
在高中实习生的帮助下，天文学家发现了上世纪80年代一个超大质量黑洞吞噬恒星的证据。尽管科学家已经有大约100次探测到黑洞吞食掉邻近的恒星，但像20世纪80年代那次一样的事件，很少是依靠射电观测到的。
通过分析1986年和1987年的观测档案，研究人员发现这颗名为J1533+2727的星体现在已经比它过去最亮的时候暗了500倍。这样的现象很可能是由一个距离地球5亿光年的超大质量黑洞造成的，它撕碎了一颗恒星，并喷出一束射电流，即所谓的潮汐瓦解事件（TDE）。
这项新研究的共同作者，多伦多大学的天文及天体物理系博士汉娜·戴卡尔（Hannah Dykaar）在一份声明中表示：“迄今为止，在TDE最常出现的那类星系中，还没有发现过与射电波相关的TDE。发现更多的射电TDE能够帮助我们解开谜团——这些事件会在什么类型的星系中发生，以及宇宙中存在多少类似事件。”
“大海捞针”新发现
2022年7月，天文学家证实了在银河系外发现的首个休眠的恒星质量黑洞。
休眠黑洞很难被探测到，顾名思义，黑洞通常是完全漆黑的，这使得黑洞在黑暗的宇宙背景下难以看清，除非它们正在主动吞噬能够发光并显示黑洞位置的物质。
智利北部有一甚大望远镜（VLT）位于阿塔卡马沙漠地区，通过对其六年间收集的数据进行仔细研究，天文学家发现了一个具有九倍太阳质量的黑洞，黑洞位于蜘蛛星云（Tarantula Nebula），即与我们邻近的大麦哲伦星云（Large Magellanic Cloud）的恒星形成区域。这个黑洞绕着一颗质量相当于25个太阳的巨大蓝星运行，两者组成了一个名为VFTS243的双星系统。
尽管根据预测，几乎每个星系中都会存在数十亿个休眠黑洞，但这是我们首次明确探测到银河系外休眠的恒星质量黑洞。这项新研究的主要作者，荷兰阿姆斯特丹大学的天体物理学家托默·谢纳尔（Tomer Shenar）在一份声明中表示：“寻找这样的黑洞有如大海捞针，但我们成功了。”
改造黑洞的首张照片
第一张黑洞图像——位于银河系中心的巨型黑洞梅西耶87（M87）——被重新拍摄，以展现这个庞然大物周围的作用力。
于2019年发布的黑洞图像由事件视界望远镜拍摄，这个黑洞距离地球5500万光年，质量约等于65亿个太阳。
尽管在最初的图像中，超大质量黑洞和它周围的环境跟理论模型预测的非常相似，但科学家并未从中找到黑洞引力影响的预测图像，那应该是一个被称为“光子环”的薄而明亮的圆环。
科学家在拍摄第一张图像后，去除了图像中的各种元素，以展现出受巨大引力影响而在黑洞周围盘旋的光子。
该项目的主要研究者，加拿大滑铁卢大学和Perimeter研究所的天体物理学家埃弗里·布罗德里克（Avery Broderick）在一份声明中表示：“我们现在可以做一些更深入的研究了，去探寻黑洞周围引力的基本特征。”
打破纪录的黑洞爆发
（图解：我们拍摄到了位于半人马座A中心的黑洞，这张图像前所未有地清晰。图源：本·麦金莱，国际射电天文学研究中心/柯廷和康纳·马瑟恩，路易斯安那州立大学）
21年年初，我们拍摄到一张打破纪录的黑洞爆发图像，在最近已知的向地球发送的众多黑洞射电图像中，这是迄今为止最完整的一张。
这张图像捕捉到了射电发射的黑洞物质，这个有着5500万倍太阳质量的怪物，喷出的物质几乎达到了光速。其结果就是，距离地球约1200万光年的半人马座A，其中心黑洞所产生的巨大等离子瓣一直扩散到了距离星系中心100多万光年的地方。这次的黑洞爆发足以覆盖天空中的16个满月。
澳大利亚科廷大学的天文学家本杰明·麦金利（Benjamin McKinley）在一份声明中表示：“以前的射电观测无法应对喷射流的极端亮度，而且星系周围更大区域的细节会被扭曲，但是现在我们的新图像已经克服了这些限制。”
4000亿亿个黑洞
（图源：图为黑洞及其视界。图源：尼古拉斯·福德/未来出版集团）
天文学家宣布，宇宙中可能有4000亿亿，也就是40，000，000，000，000，000，000个恒星质量黑洞，所有的这些黑洞加起来构成了宇宙中1％的一般物质。
通过分析宇宙中恒星的演化，研究人员估计了这些恒星单独或以双星形式转化为恒星质量黑洞的频率，这些黑洞的质量通常在太阳的五到十倍。
该研究的第一作者，意大利里雅斯特国际高等研究学院（SISSA）的天体物理学家亚历克斯·西西利亚（Alex Sicilia）在一份声明中表示：“这是宇宙历史上最早的，也是稳定性最强的从头计算恒星黑洞质量函数的方法之一。”
BY:Charles Choi
FY:赵若彤
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选文：天文志愿文章组-
翻译：天文志愿文章组-赵若彤
审核：天文志愿文章组-
终审：天文志愿文章组-零度星系
排版：天文志愿文章组-零度星系
美观：天文志愿文章组-
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3.原文来自：https://www.space.com/black-hole-discoveries-2022-15-surprises
注意：所有信息数据庞大,难免出现错误,还请各位读者海涵以及欢迎斧正.
本文由天文志愿文章组-赵若彤翻译自文章作者Charles Choi的作品,如有相关内容侵权,请在作品发布后联系作者删除.
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