黑洞既然是黑的那么科学上有什么办法观测它的存在?

最主要的一个方法就是通过观测黑洞周围天体(主要是恒星)的运动轨迹和运动规律,然后加以分析确认黑洞的存在,特别在寻找超大质量黑洞的过程中,观察周围天体的运动表现很重要!

如果天文学家某些天体的运动方式非常诡异,速度非常快,这些天体就会成为长期观察的对象,通过对它们速度和周期运动规律的观察,可以间接得出是否存在黑洞!

举个简单的例子,比如说把我们的太阳换成同等质量的黑洞,对地球上的生命会有致命影响,但对地球本身的公转几乎没有任何影响 。科学家们虽然不知道地球附近有一个黑洞,但通过观察地球的运动可以推断出黑洞的存在,而不必想办法直接观测黑洞(也观测不到)!

还有一种方法就是利用黑洞吞噬周围天体和气体云过程中发出的能量极高的宇宙射线!我们都知道,黑洞具有很强的引力,常常会吞噬附近的气体云甚至是恒星,在吞噬的过程中,会产生极为猛烈的爆发!最明显的爆发就是类星体,也就是星系中心的超大质量黑洞形成的吸积盘向外剧烈喷发宇宙射线的过程!

第三种方法就是利用“引力透镜原理”,黑洞巨大的对周围时空结构有巨大的影响,周围经过的光线会因此而发生弯曲,天文学家可以根据光线弯曲程度等结果判断天体形式,确定是不是黑洞!

当然还会有其他的方式来寻找黑洞,也请大家积极留言补充!只能说人类的智慧是无穷的,很多看似不可能做到的事情都被我们一一攻克!

其他网友观点

一般黑洞都由超新星坍缩转化而来,因此首先要锁定超新星爆发的区域,但黑洞不会在它原地出现,一般要在要扩大数倍范围寻找它 。实际上用这个办法寻找效果良好 。

2020-1-17

其他网友观点

人的视觉是需要可见光的帮助来实现的,眼睛才能够看到物体 。

世界上有很多黑色的东西,黑衣服、黑沙发、黑汽车、黑夜,我们能够看到,这是因为这些物体并不是纯黑,或者会反射光,通过光的照射,它们并不能完全吸收,有一部分被反射出来,就被我们看到了 。而且人眼看到的所有颜色,都是由于物体对光有选择吸收的结果 。

但黑洞就是锁住光,一丝光都不让它漏出来 。

黑洞在自己质量的史瓦西半径内,由于其无限的时空曲率,也就是无限大的引力,把一切进入这个范围的物质都拉向奇点 。

光线也是一样,无限坠落到中心的奇点里 。

因此人类就无法看到那里的一切 。

即便利用各种射电望远镜和任何仪器,也无法看到里面的一切,因为不可见光也无法逃逸 。

所以黑洞就是黑的,是没有的黑,看起来就是什么也没有,一个空空如也的洞 。


黑洞既然是黑的那么科学上有什么办法观测它的存在?

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虽然如此,但是我们人类依然可以探测到黑洞 。

【黑洞既然是黑的那么科学上有什么办法观测它的存在?】2019年4月,研究黑洞的科学家们宣布他们将整个地球变成了一个巨大的虚拟望远镜,并拍下了5500万光年远的一颗大质量黑洞的照片 。

另一支研究黑洞的团队表示,他们正在将整个银河系变成一个更大的黑洞探测器——这次是为了寻找在遥远的星系中相互绕转的黑洞 。

北美纳赫引力波天文台(NANOGrav)这个项目,是在科罗拉多州的丹佛举行的美国物理学会会议上提出的 。NANOGrav正试着通过探测黑洞产生的引力波——毫秒脉冲星这一类天体正是因此而出名的,来寻找成对的大质量黑洞 。


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引力波是黑洞等大质量天体运动产生的宇宙空间中的涟漪 。这些涟漪会引起空间扩大、收缩或者变形,从而扭曲我们所生活的时空 。

当星系合并时,位于它们中心的大质量黑洞将会相互绕转直到最终它们也合为一体 。

在黑洞相互绕转的同时,它们将会从它们的轨道发出引力波 。NANOGrav的任务就是通过精确、规律的脉冲信号通过黑洞时的效应来探测这些涟漪 。

西蒙说,“当引力波通过地球时,它会拉长并挤压我们的时空,所以从脉冲星发出的脉冲会走略长一点或短一点的路程 。这样,它到达地球的时间就会比我们预料的略微迟一点或早一点 。”这是很微小的效应,“我们要探寻的这种变化的时间小于一微秒,又因为地球的自转和公转产生的影响远远大于了NANOGrav所寻找的微小的效应到达地球时所产生的能被射电望远镜发现的影响,使得这项任务十分艰巨 。”

尽管这个效应如此细微,但项目名字中的“nano(十亿分之一)”并不是指十亿分之一秒,而是指十亿赫兹:每秒钟周期性重复十亿次 。

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换句话说,一个完整的周期是30年 。

为了探测到这个效应,NANOGrav团队从2006年起就开始监测48颗脉冲星,这表明他们已经积累了13年的数据 。但这对于探测到十亿赫兹的周期的效应来说是远远不够的 。

“我们期待在接下来的三到四年里我们可以探测到这种效应,当然,这也取决于这种效应实际上有多强烈 。”西蒙说 。

他还说,他们的目标和LIGO以及欧洲的Virgo有很大不同 。LIGO和Virgo运用几千米长的激光干涉仪成功的探测到了小质量(相当于恒星质量)的黑洞以及中子星的合并而产生的更像是瞬时的震荡 。

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位于巴吞鲁日的路易斯安那州立大学的一个项目做了一个LIGO的小模型,里面包括一面极其微小的分光镜,它的直径相当于人的头发丝那么小 。这是在为提高LIGO和Virgo下一代探测器的灵敏度而努力 。

但是所有的引力波科学家却都为NANOGrav的想法所叹服 。

“NANOGrav正在做的工作真是让人难以置信,”路易斯安那州立大学的研究团队的主要负责人托马斯·科比特说,“看到同样的物理学去统治那些完全不同的黑洞是一件十分神奇的事 。”

“这也是一个探究极端环境下空间的变化的聪明途径,”塔克接着说道“用一个精确的观测去探究完全不同的事的想法让我感到很高兴,就像当初被设计来寻找行星的开普勒空间望远镜后来传回了很多恒星和黑洞的数据一样 。”

“研究更多的大质量黑洞是很重要的,”他继续说:“我认为几乎每一个大的星系都有黑洞,它们是测试极端条件下的物理学最好的实验室——不仅是重力,对于时间来说也是如此 。”

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