还有，为什么有些黑洞是看不见的，而另一些黑洞有白色的轮廓?-塞德拉和胡迈德，阿布扎比，阿拉伯联合酋长国提出这样的疑问。


一位天文学家解释了黑洞是如何生长的。（图片来源：Getty Images/Mark Galiek/Science Photo Library）

这是好奇的孩子，一个针对儿童的系列。对话是要求孩子们发送他们希望专家回答的问题，欢迎所有问题-严重的，奇怪的或古怪的！


本文最初发表于《对话》，出版物将文章同步给了空间网站-专家之声-开放视野。作者是博士后研究员杰克林.查穆沛格，观察于亚利桑那大学管家天文台。黑洞是一种致密的天文物体，其引力如此强大，以至于任何东西，甚至连光都无法逃脱。任何越过黑洞引力影响边界的物体，称为事件视界，都会落入黑洞。在这个又深又密的坑里，再也见不到光线了。

孩子们有疑惑：为什么有些黑洞遍布宇宙，一些较小的黑洞随机分布在像我们银河系这样的星系中。其他巨大的黑洞，称为“超大质量”黑洞，位于星系的中心，它们的重量可能是太阳质量的一百万到十亿倍。所以你可能会想：天文学家怎么可能看到这么黑暗和巨大的东西？我是一名天文学家，研究宇宙中形成的第一个超大质量黑洞。我想了解黑洞是如何形成的，以及它们生长在什么样的天体物理社区。


黑洞类型

让我们来谈谈黑洞如何开始它们的生命。两位著名科学家，阿尔伯特·爱因斯坦和卡尔·施瓦茨柴尔德，首先提出了黑洞的概念。他们认为，当一颗大恒星死亡时，它的核心可能会不断缩小，直到它在自身重量下坍塌。这就是我们天文学家所说的“恒星质量黑洞”，这只是说它相对很小的另一种说法。恒星质量的黑洞只比我们的太阳大几倍。


不过，超大质量黑洞更像是一个谜。它们比我们的太阳重数百万倍，它们被挤在一个小区域，大约是我们太阳系的大小。一些科学家认为，超大质量黑洞可能是由许多恒星同时碰撞和坍塌形成的，而另一些科学家则认为，它们可能在数十亿年前就已经开始增长。

不断增长的黑洞


为什么有些物体以高速围绕一个不可见的物体轨道旋转，科学家们知道中间一定有一个巨大的黑洞。（图片来源：NASA/JPL-Caltech）

黑洞是什么样子的，大多数时候，它们并不是在积极生长，所以它们是看不见的。但我们可以告诉他们，因为恒星仍然可以围绕它们运行，就像地球围绕太阳运行一样。当有东西高速绕着看不见的物体运行时，科学家们知道中间一定有一个巨大的黑洞。这就是离我们最近的超大质量黑洞的情况，它位于银河系的中心-安全地距离你数百万英里。与此同时，当一个饥饿的黑洞吞噬星系中的气体时，它会加热这些气体，直到你可以看到黑洞周围的X射线，光学光和红外光的发光环。一旦它耗尽了事件视界附近的所有燃料，光线再次熄灭，变得看不见。


黑洞周围的轮廓

最著名的“白色轮廓”之一是电影《星际穿越》中黑洞的图像。“在那部电影中，他们试图展示白热的、发光的气体环，这些气体落入活跃的黑洞中。在现实生活中，我们没有这样的近距离观察。真实黑洞周围环的最佳图像来自事件视界望远镜，向科学家展示了位于M87星系中心的超大质量黑洞。它可能看起来很模糊，但这个甜甜圈实际上是迄今为止拍摄到的最清晰的图像。


有史以来有记录的第一张超大质量黑洞图像显示了遥远星系M87内部怪物黑洞的阴影。（图片来源：EHT Collaboration）

宇宙中有许多类型的黑洞。有些是微小的和看不见的，有些通过吞噬银河系内的物质和闪耀的明亮而成长为巨大的黑洞。但别担心，黑洞不能一直吸进宇宙中的一切——最终，没有任何靠近黑洞的东西可以掉进去，它将再次变得隐形。所以你可以继续问关于黑洞的问题。

By：Jaclyn Champagne

FY: 何丹怀（懷）

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