怎样探测连光也“逃”不出去的黑洞？

黑洞的引力场非常强大，就连光都会被束缚在黑洞之中，所以我们无法通过光学方法直接观测到黑洞。不过，黑洞会对周围天体造成影响，我们可以基于间接方法来探测黑洞的存在。

动力学

在黑洞周围，可能会有恒星或者气体盘围绕它运动。追踪这些恒星或者气体盘的运动方式，可以探测到黑洞的存在，并能确定黑洞的质量。这种方法较为简单可靠，并且只需使用牛顿引力理论就足够了。通过这种方法，天文学家探测到了位于银河系中心的超大质量黑洞——人马座A*，其质量大约为太阳质量的400万倍。不过，这种方法只适用于距离较近的黑洞，因为如果黑洞距离太远，很难观测到恒星或者气体盘的运动。

引力透镜效应

广义相对论指出，任何拥有质量的物体都能弯曲周围的时空，从而表出现引力作用。由于黑洞的引力场巨大，其周围的时空被强烈扭曲，导致光线在附近经过时会发生明显的弯曲，远处的观察者会看到扭曲或者重叠的图像，这就是引力透镜效应。如果我们在地球上能够观测到这样的现象，并且在该天体和地球之间没有发现其他的强引力源，那么，可以推测出天体的前方有一个看不见的黑洞。

高能射线源

如果天体过于接近黑洞，将会导致天体的物质被黑洞吞噬，同时沿着垂直于吸积盘的方向释放出强烈的X射线或者伽马射线。如果观测到这种高能射线源，可以推断出黑洞的存在。例如，位于地球6100光年之外的天鹅座X-1是一个很强的X射线源，这很有可能是一个黑洞。

黑洞不是被探测出来的，而是经过对比推算出来的。因为宇宙中有很多可探测和观察到的天体，在众多的天体中，有一块地方始终是黑色的，并且众多天体都在围绕着这个黑色区域旋转，所以科学家根据这个现象推算出这个黑色区域有着极强的引力。因为它不发光，科学家推测这个天体连光线都无法逃出来，又因为它很像一个巨大的黑色的洞，所以就把这种天体命名为黑洞。目前关于黑洞的说法还仅仅停留在推测上，人类目前的科技水平还无法获得黑洞的任何信息，所有关于黑洞的理论都建立在假设和猜测上，这些理论将来很有可能被推翻。

怎样探测连光也“逃”不出去的黑洞？引力透镜来帮忙

[导读] 在现代的广义相对论中，黑洞是宇宙空间中存在的一种天体。黑洞的引力很大，使得视界内的逃逸速度大于光速，也就是说，在黑洞里，即使光也无法逃脱，所以黑洞无法被直接观测到。那么怎样才能在茫茫宇宙中探测到黑洞呢？这似乎有点像在煤窖里寻找一只黑猫。幸好，科学家找到了一些办法，“引力透镜”就是其中之一。那么，什么是引力透镜呢？

黑洞模拟图 （图片来源：中国新闻网）

其实，引力透镜并不是什么新鲜事，人类对它的研究已经历了整整一个世纪。爱因斯坦在1915年提出的广义相对论让人类对宇宙的认识发生了革命性变化。广义相对论中有一个非常重要的预测：距地球较近的星球会如同放大镜一般扭曲来自它身后遥远星球的光线，出现所谓“引力透镜”现象。1919年，英国科学家在日全食观测中验证了这一预测的正确性。但在1936年，爱因斯坦补充说，由于星球相距遥远，所以“没有直接观测到这种现象的希望”。

但爱因斯坦或许没有想到，在广义相对论提出100年之后，这种“没有直接观测到这种现象的希望”却成为现实。 美国科学家成功地运用“引力透镜”理论确定了一颗白矮星的质量。

那么，如何利用“引力透镜”理论探测黑洞呢？据新华网报道，虽然人类不能直接看见黑洞，但黑洞也是一种大质量天体，所以远方天体发出的光线在黑洞附近会被弯曲，黑洞扮演了引力透镜的角色。事实上，哈勃空间望远镜已经拍摄到了很多这样的例子：来自遥远背景星系的光线在途经前方星系或者黑洞产生的引力场时，会发生扭曲而变成弧形，甚至变成圆环形状。天文学家认为，引力透镜不仅能让我们了解到遥远宇宙（背景星系）的情况，还可以帮助我们研究黑洞的信息。

来源：人民网 作者：赵鹏