发现迄今为止最遥远的明亮类星体J0313-1806

<正>2021年1月20日发表在Astrophys J Lett上的一项研究宣布^[1],研究人员发现了迄今为止最古老、最遥远的类星体J0313-1806,它距离我们约131.5亿光年,在大爆炸后约6.7亿年时形成(距离和时间都与宇宙学参与有关,此处均采用Planck卫星的最新结果^[2]),中心黑洞的质量为太阳质量的16亿倍,挑战了现有的黑洞形成理论.研究人员在类星体中发现了强烈的外流,J0313-1806因此成为研究类星体对宿主星系影响的绝佳实验室.     

最小的黑洞也厉害得很

科学家最近说,他们已经发现了迄今已知最小的黑洞,它就位于我们所在的银河系中,其质量不超过太阳的4倍,直径仅24000米（只相当于一个大城市）,因此堪称“迷你黑洞”。不过,就算这么小的黑洞,其巨大的引力也足以把任何一个靠近它的人拉伸成一根“意大利面条”。科学家推测,这个微型黑洞的力量恐怕要比位于星系中央的那些大型黑洞还强大。     

发现宇宙初期巨大黑洞

<正>中美两国科学家最近发现了宇宙初期最明亮的类星体,它由迄今所知当时质量最大的黑洞所驱动。作为宇宙中最强大的天体,类星体从137亿年前的大爆炸后仅9亿年就开始演化。这个类星体距离地球128亿千米,其中央黑洞质量相当于太阳的120亿倍(银河系的中央黑洞质量只有太阳的400百万倍),亮度则     

黑洞相撞

天体物理学家近日宣布,他们已经成功模拟了迄今最极端的两个黑洞相撞：其中—个黑洞的质量是另—个的100倍。科学家说,当发生两个黑洞碰撞的现实情况时它们的质量不可能一样。当两个星系相撞时,它们各自包含的黑洞就可能发生碰撞,两个黑洞的质量比有可能从2比1到100万比1,两者将互相坠入对方,通过辐射引力波而失去大量的轨道能量。     

类星体的能量之谜

类星体,是遥远宇宙中最明亮的一类天体.光变研究表明类星体发出光学辐射的区域很小,只有几光天到几光年.如此小的发光区域,每秒钟释放的能量却比大小是它几十万甚至千万倍的普通星系还大上千倍.那么,类星体的巨大能量来源是什么呢?超大质量黑洞对周围物质的吸积,是对这个问题的最简单回答.那么,黑洞如何吸积周围物质?此外,黑洞不仅吸积物质,还可能吹出盘风,产生喷流,与周围星际介质发生相互作用,从而能影响类星体寄主星系的演化.本文将着重介绍:(1)类星体的发现;(2)类星体的能源;(3)黑洞吸积盘理论模型;(4)类星体的喷流;(5)超大质量黑洞与其寄主星系的演化.     

太空突破:人类捕获首张黑洞照片

<正>天文学家捕获首张黑洞照片,开启了人类对宇宙中最神秘天体的一场认知革命。照片显示了一个由尘埃和气体构成的光环,勾勒出了一个巨大黑洞的轮廓,这个黑洞位于距离地球5 500万光年外的大质量星系M87中心。什么是黑洞?100多年前,爱因斯坦提出广义相对论,把引力视为由物质和能量造成的时空弯曲,最早预言了黑洞的存在。     

恒星级黑洞的搜寻与研究进展

迄今为止,银河系内发现的约20颗恒星级黑洞都是通过黑洞吸积伴星物质所发出的X射线来识别.若黑洞的X射线辐射低于望远镜探测极限,人们仍可以通过监测伴星的视向运动来发现黑洞.我们利用LAMOST望远镜对银河系的一颗B型恒星进行速度测量,发现它在围绕一颗不可见天体——大质量恒星级黑洞做周期性运动.这是国际上利用视向速度监测发现黑洞的一次成功实践.尽管引力波探测实验已经发现相似质量的恒星级黑洞,但在富金属环境中形成如此大质量的黑洞对目前的恒星演化理论形成了巨大的挑战.本文介绍了恒星级黑洞的几种探测方法,并对近些年国内外搜寻黑洞所做的努力进行了回顾,最后对未来利用视向速度监测方法和天体测量方法寻找黑洞进行了展望.     

为什么要研究黑洞?

黑洞是宇宙中最神秘的天体之一,也是物理学、天文学的重要研究对象,更是公众关心的热门话题.看似与日常生活毫不相关的黑洞研究,实际上深远地影响了科学、技术乃至人类生产生活方式的进步.“宇宙中的黑洞是如何形成和演化的?”入选2022年度中国科协“重大科学问题”,笔者将通过梳理黑洞研究所经历的部分关键节点,尝试对此问题进行解读.     

前沿

正科学家发现迄今持续最久的超大质量黑洞十几年前,天文学家首次发现来自一个超大质量黑洞的X射线准周期震荡信号——"黑洞的心跳"。十几年后,天文学家发现这个信号仍在持续。这个特殊的黑洞是一个距离地球6亿光年,具有2百万个太阳质量的超大质量黑洞。目前,科学家正对多颗卫星的数据进行深入分析,并与银河系内的小质量黑洞作对比,以期获得对黑洞附近的物理过程有更深刻的理解。     

最小的黑洞

美国航空航天局（NASA）天文学家发现了直径大约只有15英里的黑洞，是目前发现的最小的黑洞。天文学家认为，恒星要形成黑洞的质量下限约为1．7～2．7个太阳质量之间。之前发现的最小黑洞大约是6．3个太阳质量，高于理论下限。而此次发现的黑洞只有3．8个太阳质量，这为更小黑洞的猜想找到了证据。     

科学之窗

科学之窗黑洞的形成美国弗吉尼亚大学的罗杰·谢韦莱（ＲｏｇｅｒＣｈｅｖａｌｉｅｒ）认为，黑洞的存在可能比我们的预料要多。他已经发现了一条新的产生黑洞的途径．按照传统的观念，只有当一颗比太阳质量大４０倍以上的星体萎缩并消亡后才有可能形成黑洞．由于这样的星...     

原初密度扰动与原初黑洞

在宇宙早期形成的黑洞被称为原初黑洞.原初黑洞反映了宇宙早期的结构,研究原初黑洞将加深我们对早期宇宙演化规律的理解.同时,将有关原初黑洞的理论计算结果和相关观测数据进行比较,可以有效地对相关理论模型加以限制.因此原初黑洞在理论和观测两方面都具有重要的研究价值.形成原初黑洞的机制有多种,本文将主要介绍大幅度密度扰动产生原初黑洞的机制."Carr-Hawking"塌缩模型被相关文献广泛采用.该塌缩模型认为原初黑洞的质量近似等于塌缩区域进入视界时的视界质量.但是,近年的数值计算结果表明临界塌缩模型更加合理可靠.在临界塌缩模型中,原初黑洞的质量应由临界质量关系给出.本文首先介绍大幅度密度扰动塌缩形成原初黑洞的一些基本概念:原初黑洞的形成条件、原初黑洞的质量、形成时间及其寿命等;然后介绍原初黑洞丰度的计算以及如何从暴涨模型的结果计算原初黑洞的丰度.     

投向藏匿于银河系中心超大质量黑洞的最深一“瞥”

黑洞概念的科学提出是在约一个世纪以前,如何从观测上证明黑洞的真实存在是现代天体物理学中最具挑战性的课题之一。近几年的空间天卫星和地面大型天仪器的观测已经发现了很多可能的黑洞,其中1974年2月发现的位于我们银河系中心的致密射电发射源人马座A^＊（Sgr A^＊）,因其距离我们最近,约26000光年。而被公认为是研究黑洞物理的最佳目标。     

重新审视那个著名的黑洞

<正>天文学家反复研究M87星系中的那个超大质量黑洞后证实,它仍旧符合爱因斯坦理论的预测。你好,黑暗,我们的老朋友,又来看你了。M87是一个距地球5500万光年的巨大星系,它的中心是一团直径380亿千米、质量相当于65亿个太阳的黑暗——那是通往无尽的暗门,还有一个大家耳熟能详的名字,“黑洞”。2017年,负责操作事件视界望远镜（实质是一张分布遍及全球的射电望远镜网络）的天文学家团队得到了M87星系中心黑洞的照片,这也是人类有史以来得到的第一张黑洞照片。     

宇宙中最黑暗的秘密

宇宙中最黑暗的地方是哪里?我们几乎可以脱口而出:黑洞!黑洞也是宇宙中最神秘的天体,它因难以探测而一度被人认为是仅仅存在于科幻小说中的天体.然而,越来越多的科学探索证实了黑洞的确存在于茫茫宇宙中.2020年,诺贝尔物理学奖首次颁发给了研究黑洞的科学家,他们分别是数学家罗杰·彭罗斯、德国天体物理学家赖因哈德·根策尔和美国天...     

星系碰撞创造了类星体

天文学家们在20世纪50年代发现了类星体,类星体是"类似恒星的天体"的缩略语.类星体大约相当于太阳系的大小,可是它们可以轻而易举地照亮整个星系,可以燃烧1亿年.然而几十年来,天文学家们不明白是什么创造了这些宇宙明灯.最明显的怀疑目标就是超大质量的黑洞,它们稳居在几乎所有星系的中心,可以吞噬大量的物质,而且据了解,它们能够产生巨大的粒子和能量射流.但是很多星系--包括银河系在内都拥有超大质量的黑洞,然而并没有产生类星体.     

黑洞理论的新进展

黑洞是一个超密天体,当大质量恒星耗尽其全部热核燃料后,便坍缩成黑洞.天文学家还认为,类星体的中心存在着几十亿个太阳质量的巨大黑洞,类星体是位于可观测宇宙的边界上的极亮天体.在星系(如我们银河系)的中心也同样存在着黑洞.理论物理工作者曾计算得:一个黑洞的特性可由质量、电荷和自     

前沿

正测黑洞质量新方法被发现超大质量黑洞是宇宙中最极端的物体,尽管天文学家已经有一些方法来间接获取黑洞的质量,但这些方法都有所局限。在一项新的研究中,来自美国的研究人员发现吸积盘发出的闪烁光芒可以揭示超大黑洞的质量。这一发现提供了一种用光学观测来了解超大黑洞质量的新方法,而且这种技术不仅适用于黑洞,也适用于某些小而致密的天体,如白矮星。     

看见黑洞:“人类公布首张黑洞照片”事件解读

<正>北京时间2019年4月10日21时,全球六个城市(美国华盛顿、比利时布鲁塞尔、智利圣地亚哥、中国上海、中国台北和日本东京)同时召开新闻发布会,公布了人类拍到的第一张黑洞照片.此次发布的黑洞图像揭示了室女座星系团中超大质量星系M87中心的黑洞.该黑洞距离地球5500万光年(1光年=9.4607×1015 m),质量为太阳的65亿倍.该照片不只是在天体物理学术界,甚至在整个社会上也引起了很大轰动.本文将介绍这张黑洞照片的来龙去脉.     

宇宙“怪兽”

撕裂吞噬星球的巨大黑洞是迄今所知的威力最大的力量,幸而相隔遥远.且慢,会不会有这样一头饥肠辘辘的"怪兽"隐藏在我们的银河系中心呢? 他们无影无踪地潜伏在外层空间,贪婪残暴地吞食进入他们范围之内的一切东西.他们就是由大量引力强大甚至连光都在劫难逃的物质所构成的黑洞,在众多的黑洞中,有的小如豌豆,有的和月亮相当,也有的纵横数十亿英里,能够把所有星球当作一日三餐慢慢吃掉.