2020年十大黑洞发现：黑洞将恒星“意大利面条化”

　　据国外媒体报道，物理学家如今正处于了解黑洞的黄金时代。2020年也不例外，一系列令人兴奋且独特的发现加深了我们对黑洞的认识。

　　下面，让我们一起来回顾一番2020年的十大黑洞发现。

　　2020年诺贝尔物理学奖表彰黑洞发现

　　仿佛是为了证明今年是黑洞研究成果卓著的一年，科学领域的最高成就奖——诺贝尔奖，在今年10月份颁给了三名研究这些神秘宇宙天体的物理学家。他们分别是英国牛津大学的罗杰•彭罗斯——因“发现广义相对论预测了黑洞的形成”而获得一半的诺贝尔物理学奖，以及UCLA的安德里亚•盖兹和德国波恩大学与马克斯•普朗克宇宙物理研究所的莱因哈德•根泽尔——因“发现银河系中心的超大致密物体”而共同分享另一半的诺贝尔物理学奖。盖兹是迄今为止，第四位获得诺贝尔物理学奖的女性。其他三位获得该奖项的女性分别为居里夫人（1903年）、玛丽亚•格佩特-梅耶（1963年）和唐娜•斯特里克兰（2018年）。

　　LIGO观测到迄今为止最大的黑洞并合

　　LIGO和欧洲的另一座引力波天文台Virgo可通过引力波观测黑洞。引力波即大质量物体振动时在时空结构中引起的巨大涟漪。LIGO-Virgo引力波天文台已经贡献了许多令人印象深刻的发现。但是，在今年5月份，LIGO-Virgo合作团队宣布，发现迄今为止观测到的最大质量黑洞碰撞。这两个黑洞的质量分别为85倍太阳质量和66倍太阳质量，碰撞并合为一个142倍太阳质量的黑洞。除了打破原有记录之外，这项发现也是处于所谓的中等质量黑洞“禁区”范围内的第一个发现。虽然天文学家已经观测到与太阳大小差不多的小质量黑洞，也知道各个星系中心存在着几百万倍太阳质量的超大黑洞，但在此之前尚未有人发现这一中等质量黑洞的存在证据。中等质量黑洞的确切形成仍有待科学家进一步探索。

　　太初黑洞

　　宇宙大爆炸之后的极短时间内，整个宇宙弥漫着炽热湍急的辐射。在某些区域，能量十分致密，以至于在理论上，这部分能量本身会坍缩并形成一个黑洞。虽然物理学家尚不清楚这些太初黑洞（PBH）是否存在，但他们已经在设想太初黑洞若存在的话，会带来哪些变化。数篇论文已经表明，有些比垂死恒星形成的黑洞更小的黑洞或可构成暗物质——一种在宇宙中产生引力影响的神秘物质。未来，科学家将开展更多实验，来寻找太初黑洞，以证明或反驳这些太初黑洞的存在。

　　可能存在极大质量黑洞

　　如果把星系中心的超大质量黑洞合并到一起然后分成11个黑洞，结果会怎样呢？9月份发表的一份论文正讨论了这种“极大质量黑洞”（SLAB）的存在可能性。极大质量黑洞的质量至少可以达到1万亿或更多个太阳的质量。目前已知最大的黑洞是类星体TON 618，质量约为660亿倍太阳质量。极大质量黑洞的质量将比TON 618的十倍还多。部分极大质量黑洞可能形成于宇宙早期，是为另一种类型的太初黑洞。这意味着，我们或许可以通过宇宙微波背景辐射寻找它们的蛛丝马迹。宇宙微波背景辐射即38万年前的宇宙所留下的光辐射。另外，如果地球和遥远的恒星之间存在极大质量黑洞的话，我们也可以通过引力透镜效应找到它们。目前，极大质量黑洞虽然仅存在于假设层面，但已经吸引越来越多的关注。

　　LIGO发现不对称黑洞并合

　　LIGO-Virgo引力波天文台检测到的大多数双黑洞系统，都由两个质量相当的黑洞组成。但是在今年4月份，该合作团队宣布他们观测到了最不对称的黑洞并合。这两个黑洞在24亿光年外环绕并合，质量分别为8倍太阳质量和30倍太阳质量。西北大学引力波科学家克里斯托弗•贝里写道：“这就好比将一块普通的奥利奥饼干融进一块超级版奥利奥饼干。”之前，天文学家认为这样的意外事件非常罕见，才运行没几年的引力波设备未必能观测到这些现象。但LIGO-Virgo合作团队的发现对上述假设提出了质疑，并促使研究人员开始考虑层级并合的可能性。这类并合中，一个黑洞与另一个碰撞，接着碰撞后的残余物继续与第三个黑洞并合。