科学家在一个超大黑洞中，发现了明亮的X射线，这是他们第一次看到黑洞背后的光,再次验证了爱因斯坦的相对论。

斯坦福大学、宾夕法尼亚州立大学和荷兰空间研究所的研究人员，在2021年7月28日发表了一篇论文，在科学杂志《自然》上，其中描述了一个距离地球8亿光年的，超大黑洞的观测结果。

他们在这个超大质量黑洞中，发现了一系列明亮的X射线，紧接着又发现了一小部分亮度较弱，且频率有变化的X射线。

即使看不见黑洞，也有可能看到从黑洞后面发出来的光。这是科学家第一次探测到来自黑洞后面的光。

什么是黑洞？

黑洞是宇宙中的一种天体。

人们没有办法直接观测到它，但是可以用一些间接的办法去得知他的存在，并且有关他的质量跟他对其他事物的影响都是可以被观测出来的。

黑洞被发现，通常是因为它们聚集周围的气体产生辐射而被发现的。

这个过程被称为吸积，吸积是天体物理学中最常见的过程之一，我们周围许多常见的结构，也正是由于吸积才形成的。

在宇宙早期，当气体流向由暗物质引起的引力势阱中心时，星系就形成了。

当中央天体是一个黑洞时，除了对物质的吸积外，还通过霍金蒸发过程向外辐射粒子。吸积向外表现出他最为壮观的一面。

结合广义相对论和量子理论，霍金发现黑洞周围的引力场会释放能量并消耗黑洞的能量和质量。

所以他说，黑洞会发出刺眼的光，体积会缩小，甚至爆炸，喷出物体，发出刺眼的光。

如果您知道什么是黑洞，您可能就知道它可以，包含与数十亿颗恒星一样多的质量，他被压缩到一个更小的空间中，并有非常强的引力，甚至连光都无法逃脱。

黑洞是非常狡猾的宇宙兽，所以人们观察和研究它是很有挑战性的。

发现明亮X射线

研究人员通过欧洲航天局的X射线多镜任务XMM-牛顿望远镜和美国宇航局的NuSTAR太空望远镜，观察了一个距地球8亿光年外一个名叫“Zwicky1”的黑洞。

这是一个非常活跃的超大质量黑洞，其直径有1860万英里，并且他的中心正在吞噬大量物质。

研究人员发现，当气体被吸入超大质量黑洞时，它会加热到几百万度。这种极端加热会使电子和原子分离，从而还会产生磁性等离子体。

同时黑洞强大的引力又会使该磁场在黑洞上方形成弧形并旋转直到破裂，形成带有明亮X射线的黑洞冕。

威尔金斯说：“这个磁场在受到约束后，会靠近黑洞，并加热它周围的一切，从而产生这些高能电子，然后再继续发出X射线。”

这跟太阳的日冕或炎热的外层大气没有什么两样。太阳的表面也覆盖着磁场，当它们与日冕中带电粒子相互作用的时候，就会形成环和羽流。

同理当物质掉进黑洞并被加热到极端温度的时候，在黑洞周围也会形成明亮的光环。

这种X射线将是科学家研究和绘制黑洞的一种方式。

人文与科学，学院的LukeBlossom教授，和斯坦福大学物理学教授RogerBranford，在一份声明中说：“50年前，天体物理学家就开始推测磁场在接近黑洞后会有什么行为了，他们不知道我们现在竟然有可以直接观测这一现象的技术。”

黑洞后面的光？

研究人员使用欧洲X射线天文台的，高能天体物理望远镜雅典娜，进一步探索了黑洞日冕，

威尔金斯说：“它的镜子比我们在X射线望远镜上使用的镜子大得多，它将使我们能够在更短的观察时间内获得更高分辨率的外观。所以，有了这些新的天文台后，我们从数据中获取的图片将变得更加清晰了。”

进入黑洞的任何光都不会出来，所以我们应该是看不到黑洞后面的任何东西了。

但是他们却观察到落入黑洞的气体发出了明亮的X射线耀斑。

在他们研究X射线耀斑的时候，威尔金斯还发现了更多的“光回波”，它们没有耀斑那么明亮，发射时间更晚，并且有很多不同的颜色。

于是他和他的同事们意识到可能有更大的X射线耀斑，被反射并“从圆盘的背面绕着黑洞弯曲”，使他们能够看到黑洞的远端。

威尔金斯说：“我一旦在望远镜观测中看到它们，我就能弄清楚它们之间的联系。因为几年来，我一直在对这些回声对我们的看法做出理论预测。

而我们现在之所以能看到这一点，也正是因为那个黑洞正在扭曲空间、弯曲光线并扭曲自身周围的磁场，迫使光再次返了回来。”

这不是天文学家第一次发现，由黑洞扭曲光线而引起的引力透镜现象，但这却是他们第一次看到黑洞背面的“光回波”，也是他们第一次看到黑洞的另一面。

验证了相对论？

这一观察结果也应验了爱因斯坦广义相对论的预言。

爱因斯坦的广义相对论认为，万有引力的本质是时空弯曲，而时空弯曲的原因是质量（或能量）。

反过来，这个弯曲的空间决定了能量和物质运动的规则。即使光沿直线传播，那么当光穿过高度弯曲的时空区域时，也会以曲线的形式传播，在这种情况下，一般光是从它的后面传播到它前面的。

早在1915年，爱因斯坦就说黑洞会扭曲它们周围的空间结构，扭曲的磁场就像是黑洞的一面镜子。到时候，应该可以看到黑洞背面发出的光波。

随着新天文发现的出现，这个说引力是物质扭曲时间和空间的想法，已经持续一百年了。

虽然这一结果还没有改变科学家对黑洞吸积的整体看法，但它很好地证实了广义相对论在这些系统中的作用。

研究人员表示希望这项研究能够帮助我们提高对黑洞日冕的认识，并探索黑洞日冕如何产生这些明亮的X射线耀斑。

科学家们将继续努力了解更多关于黑洞日冕的信息。

据欧洲航天局称，科学家们最终希望可以利用X射线回波数据来创建黑洞周围环境的3D地图。

欧洲航天局将在2031年发射一个名为Athena的X射线天文台，以观察更多的黑洞日冕。

我们一般都是更多的受到技术的限制，更精确的望远镜也可以让天体物理学家更好地了解黑洞的这些物理现象，和黑洞的其他奇怪行为。未来的黑洞科学只会越来越好。