到目前为止，人类观测到黑洞的直接证据么？是什么时候发现的？

　　

　　

　　所谓“眼见为实”，证明一个物体存在的直接证据就是看到了，当物体反射的太阳光经过角膜、晶状体、玻璃体等的透射以及折射，再投射到视网膜上时，就被人眼看到了，这是日常人眼“探测”到物体的原理。

　　同理，太空探测器的探测恒星以及行星也是类似的原理：

　　1、电磁波反射探测。电磁波包括了无线电波、红外光、紫外光、可见光等，著名的哈勃望远镜就是探测紫外光到近红外光整个波段，戈达德高解析摄谱仪主要工作在紫外波段。这是直接观测。

　　图示:哈勃望远镜

　　2、引力波探测。所谓引力波形象的理解就是在太空中的波纹，根据爱因斯坦广义相对论原理，大质量的天体会产生时空弯曲，当两个大质量的天体相互旋转时，所引起的扭曲的时空也在运动，这就产生了空间涟漪，即引力波。通过探测大质量天体引起的引力波就可以探测到大质量的天体。这是间接观测。

　　图示:黑洞想象图

　　1、通过伴星等天体发现。

　　原理是这样的，如果一只小狗一直围绕着一个点在绕圆圈，即使我们无法看到牵着小狗的绳子和圆心，但我们可以想象出这个小狗必然被一根系在圆心处树桩上的隐形绳子牵引着。

　　人类最早发现的天鹅座X-1黑洞就是这么发现的，天鹅座X-1座中一颗巨大的蓝色星球就是被一个探测不到的天体牵引着绕圈，科学家猜想充当中间“树桩”角色的就是一颗约10倍太阳质量的黑洞。

　　2、通过引力波探测。

　　2022年2月11日，LIGO科学合作组织和Virgo合作团队就是通过探测引力波引号探测到了一对双黑洞天体，这种方法也是间接观测，不是直接观测到黑洞的方法。

　　图示:位于美国的引力波探测器

　　以上就是目前探测黑洞的方法，均为间接的，正因为这个原因，黑洞的存在一直饱受争议。

　　今天的科普就到这里了，更多科普欢迎关注本号！

　　黑洞论证的由来

　　自从1915年，爱因斯坦大神发表了场方程，建立了广义相对论。

　　R_uv-1/2*R*g_uv=κ*T_uv（Rμν-（1/2）gμνR=8GπTμν/（c*c*c*c） -gμν）

　　在同年，一个远在第一次世界大战前线的德国炮兵上尉：卡尔·史瓦西 Karl Schwarzschild迷上了这个方程式，开始了疯狂的计算，得到了场方程的第一个精确解，一个特殊解。

　　基于这个解，确认了如果太阳压缩到半径3公里以内，或地球压缩到巧克力豆这么大时，中心点的时空会弯曲到无穷大，时空弯曲成为一个无论在那个维度都是“向下”的深深的洞。

　　这算是黑洞概念的第一次确定的提出。

　　史瓦西还给出了一个半径公式：

　　当v=c时，就可以得到一个光恰好不能逃脱天体引力而飞到星际空间瞬间时的天体半径临界值。

　　这其实就是我们现在能观察到黑洞的视界半径。

　　宇宙中可能存在这么一种难以想象的天体吗？

　　给当时科学界带来难以想象的震动，这到底是科学的幻想，还是确实存在？

　　虽然，随后不少科学家都参与到了黑洞的讨论中，也让黑洞理论越来越丰富且准确，却迟迟没有找到任何有效证据。

　　在科学界有一条最重要的科学信条：“非同寻常的主张，需要非同寻常的证据”。

　　于是，科学界开始了寻找黑洞证据之旅。

　　上世纪70年代，有人认为曾今观察到的6000光年外，放出非常强烈X光的一个观察现象十分符合黑洞理论。

　　因为物质向黑洞坠落的过程中，会形成一个大漩涡，叫吸积盘。吸积盘中气体高速摩擦发出X光。但这最多算是一个间接证据。

　　其实，类似这样的间接证据，也是非常少的。直到2007年，科学家也只找到17个黑洞候选者。

　　2022年9月14日 9:51(北京时间17:51分)

　　美国“激光干涉引力波天文台”（LIGO），位于美国华盛顿州汉福德区Hanford和路易斯安那州的利文斯顿Livingston的两台引力波探测器同时探测到了一个引力波信号。

　　LIGO把这次发现命名为GW150914。

　　2022年6月16日，LIGO科学合作组织在美国天文学会第 228 次会议举行的新闻发布会上，向全世界宣布这个持续了不到2秒的信号正是两个黑洞合并产生的引力波信号。

　　这些信号在宇宙中穿行了13亿年，才抵达地球。同时LIGO还确认了第二次探测到的 GW151226 【Gravitational Wave 2022-12-26】也是一次引力波事件。

　　而引力波的本质是时空曲率的波动，也可以唯美地称之为时空的“涟漪”。是构建黑洞理论的直接证据。

　　至此，黑洞从被正式提出到被证实，恰好是100年。

　　用生命去追寻真理，为科学家的精神致敬。

　　我们都知道，银河系的主宰是一个超大质量的黑洞，整个银河系都在围绕着它运行，另外我们还知道，黑洞是一种密度极大、时空曲率极高、体积极小、引力极强的天体，在黑洞的事件视界之内连光都不能逃脱，也就是说，我们是看不见黑洞的。那么问题就来了，既然我们看不见黑洞，那凭什么说黑洞就是真实存在的呢？

　　事实上，至今为止，黑洞都没有被直接观测到，但科学家们通过其他的方式找到了黑洞存在的最直接的证据！我们先上图。

　　从上图我们可以看到，银河系中心的恒星都在围绕着一个未知的天体进行公转运动。众所周知，地球之所以围绕太阳公转，是因为太阳的质量远远大于地球，同理，这个未知天体的质量也应该远远大于围绕着它公转的恒星。虽然这个未知的天体看不见，但是那些明晃晃的恒星却非常容易观测到，科学家可以直接测量到相关恒星的质量，并利用物理学的相关公式，计算出这个未知天体的质量，通过计算，得出这个未知天体的质量约为420万个太阳的质量。

　　现代物理学指出，当一个物体的半径小于其史瓦西半径时，就被称之为黑洞，比如说地球的史瓦西半径约为0.9厘米，也就是说把地球这么大质量的物体，压缩成半径0.9厘米的球体，地球就成了黑洞。其计算公式如下：

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　　目前你所看到的黑洞图片全是想象的，是艺术家的作品，而不是真实的图片。因为黑洞的体积太小，巨大的引力把众多的恒星引到它周围，又不断的吞噬各种物质，包括光，把它掩盖了。

　　在空间站，漏气，发现了一个小黑洞。

　　人类观测到黑洞的证据，是上世纪末期发现的

　　1783年英国天文学家米歇尔提出了黑洞假说，几经沉浮，最后得到了多数科学家的认可。由于它太神奇，直到上世纪80年代，人们还认为是一个科幻存在。

　　哈勃拍摄的两个黑洞图片

　　由于黑洞无法被直接观察到，于是人们想到了用间接的办法寻找黑洞。如果有物质落向黑洞，当它接近黑洞时会围绕黑洞外围高速旋转，运动轨迹呈盘状或喇叭状，同时释放出高能X射线。下图为钱德拉望远镜拍摄的图片：

　　正如预计的那样，通过钱德拉X射线望远镜和巨型阵列射电望远镜，天文学家鉴别出几百个黑洞。哈勃望远镜对某些黑洞进行了计时，发现它们的旋转速度达到每小时100万英里。天文学家利用间接的方法验证黑洞周围的漩涡吸集盘，收集到很多美丽的图片。如下图：

　　科学家还认为可以通过伽马射线爆发观测黑洞。现在空间望远镜可以每天都会发现伽马射线爆发，经过计算机处理后，发现伽马射线中心有一个直径只有几十英里的物体。科学家认为这可能是黑洞正在形成。

　　天文学家们利用牛顿运动定律，知道了围绕中心物体的恒星的运动速度后，就能计算出中心物体的质量。如果中心物体质量的逃逸速度等于光速，那么光线也不能逃离，这就间接证明了黑洞的存在。

　　但是，到目前为止，人们还没有取得黑洞的直接观测图像。