人类首次在黑洞里探测到X射线，证实了爱因斯坦的预言

• 斯坦福大学的研究人员注意到黑洞的一些奇怪的 X 射线行为
• 爱因斯坦早在 100 多年前就预言了这一现象
• 需要做更多的工作才能完全理解这个过程

斯坦福大学的研究人员在观察来自8 亿光年外星系中心超大质量黑洞的 X 射线时发现了一种奇怪的模式。看来，黑洞正在将这些射线喷射到它周围的宇宙中。

进行观察的丹·威尔金斯（Dan Wilkins）看到了许多令人兴奋但并不罕见的明亮 X 射线耀斑。然后，望远镜发现了一个惊喜：更多的 X 射线闪光比明亮的耀斑更小、更晚，并且具有不同的“颜色”。

这种现象以前被理论化存在，并且解释为随着气体下降到超大质量黑洞中，会产生明亮的 X 射线发射耀斑——正如研究人员所看到的那样。

然后在耀斑消退后观察到短暂的 X 射线闪光。这些闪光对应于来自圆盘远端边缘的耀斑反射，该圆盘已被其强大的引力场围绕黑洞弯曲。然后，耀斑从向黑洞坠落的气体中回荡。

尽管即使是对黑洞的初步了解也表明这是一个奇怪的光起源地，但该理论表明，这些明亮的回声与从黑洞后面反射的 X 射线兼容。

“进入那个黑洞的任何光都不会出来，所以我们不应该看到黑洞后面的任何东西，”威尔金斯解释说，他是卡夫利粒子天体物理和宇宙学研究所的研究科学家。斯坦福大学和 SLAC 国家加速器实验室。”

“然而，黑洞的另一个奇怪特征使这种观察成为可能。“我们之所以能看到这一点，是因为黑洞正在扭曲空间，弯曲光线并扭曲自身周围的磁场，”威尔金斯补充道。

2022 年 7 月 28 日发表在《自然》杂志上的一项研究描述了这一奇怪的发现（链接如下）。这是第一次直接观察到直接来自黑洞后面的光，爱因斯坦的广义相对论预测了这种情况，但以前从未得到证实。

“五十年前，当天体物理学家开始推测磁场在黑洞附近的表现时，他们不知道有一天我们可能拥有直接观察这一点并看到爱因斯坦广义相对论在行动中的技术，”说Roger Blandford 是该论文的合著者，他是人文与科学学院的 Luke Blossom 教授、斯坦福大学物理学教授和 SLAC 粒子物理学和天体物理学教授。

该研究最初是为了研究黑洞日冕

这项研究的最初目标是更好地了解日冕，这是一些黑洞的一个令人费解的特征。宇宙中最亮的恒定光源是由落入超大质量黑洞的物质驱动的，当它这样做时，会在黑洞周围形成一个日冕。通过分析这些 X 射线光子，可以绘制和描述黑洞。

根据主流理论，当气体进入黑洞并过热到数百万度时，就会产生日冕。当电子在该温度下从原子分裂时，会产生磁化等离子体。

随着描述和理解日冕的努力的进展，将需要更多的观察。由欧洲航天局建造的 X 射线天文台雅典娜将成为未来的一部分（用于高能天体物理学的高级望远镜）。威尔金斯正在斯坦福大学物理学教授史蒂夫艾伦的实验室中为雅典娜开发广域成像仪探测器，以及 SLAC 的粒子物理学和天体物理学。