黑洞的一個(gè)關(guān)鍵特征是它們的引力非常強(qiáng)，甚至連光也無(wú)法逃脫。這意味著天文學(xué)家通常通過(guò)它們對(duì)其他天體的引力影響或它們吞下的周?chē)镔|(zhì)產(chǎn)生的輻射來(lái)檢測(cè)它們。如果附近沒(méi)有任何物體或吸積物質(zhì)，整個(gè)銀河系可能存在數(shù)十億個(gè)黑洞，而地球上的天文學(xué)家基本上看不到這些黑洞。
恒星之間的廣闊空間被曾經(jīng)輝煌的恒星死亡、燒毀和破碎的殘余物所包圍。這些黑洞無(wú)法直接看到，因?yàn)樗鼈兊膹?qiáng)大引力會(huì)吞噬光。就像傳說(shuō)中的“幽靈”一樣，它們的存在只能通過(guò)觀察它們?nèi)绾斡绊懼車(chē)h(huán)境來(lái)推斷。
黑洞的質(zhì)量通常是太陽(yáng)的幾倍。如此致密的物體的強(qiáng)烈引力會(huì)扭曲其周?chē)目臻g結(jié)構(gòu)，就像保齡球在蹦床表面滾動(dòng)一樣。當(dāng)星光經(jīng)過(guò)這個(gè)空間引力坑附近時(shí)，會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)。這就是“幽靈”黑洞被發(fā)現(xiàn)的原因。
天文學(xué)家估計(jì)，在我們銀河系的1000億顆恒星中，應(yīng)該有1億個(gè)黑洞在“徘徊”。然而，由于黑洞本身不發(fā)光，因此很難被探測(cè)到。現(xiàn)在，天文學(xué)家終于有了明確的證據(jù)，可以在銀河系中心的恒星暴風(fēng)雨中找到一根針。遠(yuǎn)離黑洞后方的恒星發(fā)出的光會(huì)瞬間變亮，并被經(jīng)過(guò)它前面的黑洞所偏轉(zhuǎn)。這是一個(gè)漫長(zhǎng)而艱苦的測(cè)量過(guò)程，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的精細(xì)分辨率非常適合這個(gè)過(guò)程。黑洞強(qiáng)大的引力在星光的偏轉(zhuǎn)上留下了獨(dú)特的“指紋”，排除了其他潛在的引力透鏡候選者。
我們不需要擔(dān)心，因?yàn)檫@個(gè)黑洞距離我們有5000光年。不過(guò)，從統(tǒng)計(jì)上來(lái)說(shuō)，這次探測(cè)意味著距離地球最近的“徘徊”黑洞可能不會(huì)超過(guò)80光年。
哈勃太空望遠(yuǎn)鏡確定了我們銀河系中漫游的孤獨(dú)黑洞的質(zhì)量
天文學(xué)家估計(jì)，在我們銀河系的恒星中，有1億個(gè)黑洞“徘徊”，但他們從未精確定位過(guò)一個(gè)孤立的黑洞。經(jīng)過(guò)六年的細(xì)致觀測(cè)，美國(guó)宇航局的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡有史以來(lái)第一次提供了一個(gè)孤獨(dú)黑洞在星際空間中漂流的直接證據(jù)，并提供了這個(gè)“幽靈”物體的精確質(zhì)量測(cè)量。到目前為止，所有黑洞質(zhì)量都是通過(guò)統(tǒng)計(jì)推斷或通過(guò)雙星系統(tǒng)或星系核心的相互作用推斷的。恒星質(zhì)量黑洞通常與伴星一起被發(fā)現(xiàn)，所以這個(gè)黑洞很不尋常。
這個(gè)新發(fā)現(xiàn)的“徘徊”黑洞位于我們銀河系的船底座-人馬座旋臂中，距離我們5000 光年。然而，它的發(fā)現(xiàn)讓天文學(xué)家估計(jì)距離地球最近的孤立恒星質(zhì)量黑洞可能距離地球近80 光年。距離我們太陽(yáng)系最近的恒星半人馬座距離只有4 光年多一點(diǎn)。
徘徊在我們銀河系中的黑洞誕生于罕見(jiàn)的巨型恒星（不到銀河系恒星總數(shù)的千分之一），其質(zhì)量至少是太陽(yáng)的20 倍。這些恒星爆炸成超新星，殘余的核心被引力擠壓成黑洞。由于自毀過(guò)程并不完全對(duì)稱(chēng)，黑洞可能會(huì)受到?jīng)_擊，并像一顆爆炸的炮彈一樣在我們的星系周?chē)蜎_。
望遠(yuǎn)鏡無(wú)法拍攝失控的黑洞，因?yàn)樗话l(fā)出任何光。然而，黑洞會(huì)扭曲空間，然后偏轉(zhuǎn)并放大來(lái)自其后面暫時(shí)排列的任何恒星的光線。
地面望遠(yuǎn)鏡監(jiān)測(cè)銀河系中央核球豐富星場(chǎng)中數(shù)百萬(wàn)顆恒星的亮度，當(dāng)一個(gè)巨大的物體經(jīng)過(guò)我們和恒星之間時(shí)，其中一顆恒星會(huì)突然變亮。然后哈勃追蹤最有趣的此類(lèi)事件。
兩個(gè)團(tuán)隊(duì)在他們的調(diào)查中使用了哈勃數(shù)據(jù)，其中一個(gè)由馬里蘭州巴爾的摩太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的Kailash Sahu 領(lǐng)導(dǎo)，另一個(gè)由馬里蘭州巴爾的摩太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所的Kailash Sahu 領(lǐng)導(dǎo)。另一個(gè)由加州大學(xué)伯克利分校的Casey Lam 領(lǐng)導(dǎo)。兩組的結(jié)果略有不同，但都表明存在致密物體。
當(dāng)前景物體經(jīng)過(guò)其后方較遠(yuǎn)的恒星前方時(shí)，其引力引起的空間扭曲會(huì)導(dǎo)致背景恒星發(fā)出的光在經(jīng)過(guò)其前方時(shí)瞬間彎曲和放大。天文學(xué)家利用這種被稱(chēng)為引力微透鏡的現(xiàn)象來(lái)研究恒星和系外行星，到目前為止，我們已經(jīng)在銀河系內(nèi)觀察到了大約30,000 個(gè)事件。
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一個(gè)前景黑洞的特征在其他微透鏡事件中顯得獨(dú)一無(wú)二。黑洞非常強(qiáng)大的引力會(huì)將透鏡效應(yīng)的持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)至200多天。此外，如果中間物體是前景恒星，則會(huì)導(dǎo)致測(cè)量到的星光發(fā)生短暫的顏色變化，因?yàn)閬?lái)自前景和背景恒星的光會(huì)暫時(shí)混合在一起。但在黑洞事件期間沒(méi)有看到顏色變化。
自20 世紀(jì)70 年代初以來(lái)，人們就知道恒星質(zhì)量黑洞的存在，但迄今為止，所有質(zhì)量測(cè)量都是在雙星系統(tǒng)中進(jìn)行的。來(lái)自伴星的氣體落入黑洞并被加熱到很高的溫度，從而發(fā)射出X 射線。大約兩打黑洞的質(zhì)量是通過(guò)X 射線雙星對(duì)伴星的引力效應(yīng)來(lái)測(cè)量的。質(zhì)量估計(jì)范圍為5 到20 個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。通過(guò)黑洞與伴星合并產(chǎn)生的引力波，在其他星系中也發(fā)現(xiàn)了質(zhì)量高達(dá)90 個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞。
薩胡說(shuō)：“對(duì)孤立黑洞的探測(cè)將為我們銀河系中這些物體的數(shù)量提供新的見(jiàn)解?！?“但這就像大海撈針一樣。預(yù)測(cè)是，只有數(shù)百個(gè)微透鏡事件中只有一個(gè)是由孤立的黑洞引起的。”造成的?！?
美國(guó)宇航局即將推出的南希·格雷斯·羅馬太空望遠(yuǎn)鏡將發(fā)現(xiàn)數(shù)千個(gè)微透鏡事件，其中許多預(yù)計(jì)是黑洞，并將以非常高的精度測(cè)量偏轉(zhuǎn)。
在1916 年發(fā)表的一篇關(guān)于廣義相對(duì)論的論文中，愛(ài)因斯坦預(yù)言，他的理論可以通過(guò)觀察太陽(yáng)引力抵消背景恒星的視位置來(lái)檢驗(yàn)。天文學(xué)家阿瑟·愛(ài)丁頓(Arthur Eddington) 和弗蘭克·戴森(Frank Dyson) 領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)合作在1919 年5 月29 日的日食期間對(duì)此進(jìn)行了測(cè)試。愛(ài)丁頓和他的同事測(cè)量了一顆背景恒星移動(dòng)了2 角秒，證實(shí)了愛(ài)因斯坦的理論。這些科學(xué)家很難想象一個(gè)多世紀(jì)后，同樣的技術(shù)將被用來(lái)——以難以想象的千倍精度——在整個(gè)銀河系中尋找黑洞。
