大家好，我是魅力科學(xué)君，今天我們要聊的話題是：根據(jù)一項(xiàng)近日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》 上的新研究，科學(xué)家首次確認(rèn)了一種可怕的天體——“孤立黑洞”（lone black hole），進(jìn)而證實(shí)了此前的預(yù)言是正確的。好的，我們不說廢話，這就開講。

黑洞是一種引力場(chǎng)非常極端的天體，一旦進(jìn)入其“事件視界”之內(nèi)，即使是光都無法逃逸，因此黑洞本身對(duì)于我們是不可見的，實(shí)際上，此前我們發(fā)現(xiàn)的黑洞，或多或少都與它們周圍的物質(zhì)或其他天體發(fā)生著相互作用，從而暴露了自己的存在。

（↑銀心黑洞）

比如說有些黑洞會(huì)大量吸積其附近的物質(zhì)，這些物質(zhì)在落入黑洞之前，會(huì)形成一個(gè)高速旋轉(zhuǎn)的盤狀結(jié)構(gòu)（即吸積盤），其中的物質(zhì)在引力的加速作用下，彼此之間會(huì)因?yàn)閯×夷Σ炼患訜岬胶芨叩臏囟龋l(fā)出強(qiáng)烈的電磁輻射，進(jìn)而被我們觀測(cè)到。

又比如說有些黑洞擁有可見的伴星，在這種情況下，盡管我們不能直接發(fā)現(xiàn)它，但通過它的引力對(duì)伴星施加的影響，我們?nèi)匀豢梢源_定它的存在。

（一個(gè)名為“蓋亞BH1”的黑洞，科學(xué)家通過其對(duì)伴星引力影響發(fā)現(xiàn)了它的存在）

在過去的日子里，科學(xué)家早已預(yù)言，除了這些“有跡可循”的黑洞之外，還應(yīng)該存在著“孤立黑洞”，它們是大質(zhì)量恒星消亡后留下的恒星級(jí)黑洞，沒有吸積盤，也沒有伴星，孤獨(dú)地在宇宙中穿行，由于它們既不發(fā)出電磁輻射，也沒有與其他天體發(fā)生相互作用，因此我們很難發(fā)現(xiàn)它們的存在。

需要知道的是，銀河系的存在時(shí)間已長(zhǎng)達(dá)100多億年，在如此漫長(zhǎng)的時(shí)間里，大量的恒星都早已消亡，所以從理論上來講，這些“孤立黑洞”的數(shù)量是非常龐大的，根據(jù)科學(xué)家的估算，在銀河系中，它們的數(shù)量可以達(dá)到10億個(gè)之多。

對(duì)于我們?nèi)祟惗裕肮铝⒑诙础睙o疑是一種可怕的天體，可以想象的是，它們就像是一個(gè)個(gè)潛伏在黑暗中的“宇宙怪獸”，如果它們異常接近甚至闖入太陽(yáng)系，那么在其強(qiáng)大引力的作用下，輕則包括地球在內(nèi)的行星軌道都將被擾亂，重則整個(gè)太陽(yáng)系都可能分崩離析，而在這一切發(fā)生之前，我們卻很難察覺到它們的存在。

那么，如果“孤立黑洞”真的存在，我們應(yīng)該如何去發(fā)現(xiàn)它們呢？對(duì)此，科學(xué)家提出了一種理論上可行的方法，即：利用引力透鏡效應(yīng)。

簡(jiǎn)單來講，根據(jù)廣義相對(duì)論，質(zhì)量巨大的天體會(huì)明顯彎曲周圍的時(shí)空，使得經(jīng)過其附近的光線發(fā)生偏折，因此當(dāng)一個(gè)質(zhì)量足夠大的前景天體運(yùn)行到遙遠(yuǎn)的背景恒星和觀測(cè)者之間時(shí)，前景天體的引力會(huì)像放大鏡一樣彎曲背景恒星發(fā)出的光線，使得觀測(cè)者看到的背景恒星比實(shí)際更亮，這種現(xiàn)象就被稱為引力透鏡效應(yīng)。

實(shí)際上，早在2011年的時(shí)候，一個(gè)名為OGLE（Optical Gravitational Lensing Experiment，光學(xué)引力透鏡實(shí)驗(yàn)）的觀測(cè)項(xiàng)目，就發(fā)現(xiàn)了一個(gè)疑似“孤立黑洞”的天體。

觀測(cè)數(shù)據(jù)表明，這個(gè)天體位于人馬座方向，距離地球約5000光年，而其背景恒星距離地球大約2萬光年，在此次事件中，這個(gè)天體產(chǎn)生的引力透鏡效應(yīng)使其背景恒星的亮度大幅增加，并且持續(xù)了數(shù)月的時(shí)間，更重要的是，這個(gè)天體沒有釋放出任何可探測(cè)的可見光以及其他的電磁輻射。

所以科學(xué)家當(dāng)時(shí)就懷疑這個(gè)天體是一個(gè)“孤立黑洞”，并將其命名為“OGLE-2011-BLG-0462”，為方便描述，我們這里不妨將其簡(jiǎn)稱為“OGLE-2011”。

在接下來的日子里，科學(xué)家對(duì)此次事件進(jìn)行了持續(xù)觀測(cè)和數(shù)據(jù)分析，研究?jī)?nèi)容主要是測(cè)量“OGLE-2011”對(duì)背景恒星位置造成的微小偏移，因?yàn)橐ν哥R效應(yīng)不僅會(huì)使背景恒星變亮，還會(huì)使其在天空中的位置發(fā)生微小的偏移，這種偏移量與前景天體的質(zhì)量、半徑和距離密切，并且隨著前景天體的移動(dòng)而變化。

在研究工作中，科學(xué)家通過包括哈勃望遠(yuǎn)鏡在內(nèi)的15個(gè)望遠(yuǎn)鏡，用了十幾年的時(shí)間，收集到了大量的觀測(cè)數(shù)據(jù)，通過對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行深入研究，科學(xué)家精確測(cè)量出了背景恒星的偏移量，并據(jù)此計(jì)算出了“OGLE-2011”的具體情況。

研究結(jié)果表明，“OGLE-2011”距離地球5000（±490）光年，半徑為21.1（± 2.5）公里，質(zhì)量為太陽(yáng)的7.15（± 0.83）倍，而這也就意味著，“OGLE-2011”確實(shí)是一個(gè)“孤立黑洞”，因?yàn)樵谝阎奶祗w中，只有黑洞才可能具備這樣的半徑與質(zhì)量。

科學(xué)家表示，首次確認(rèn)“孤立黑洞”的存在，說明了此前的預(yù)言是正確的，這是一個(gè)重要的序曲，未來的研究還將繼續(xù)利用這種方法尋找更多的“孤立黑洞”，這對(duì)我們更好地了解宇宙，以及更客觀地評(píng)估這種天體對(duì)太陽(yáng)系的威脅程度，都具有重要的意義。

參考資料：OGLE-2011-BLG-0462: An Isolated Stellar-mass Black Hole Confirmed Using New HST Astrometry and Updated Photometry，The Astrophysical Journal, Volume 983, Number 2，DOI 10.3847/1538-4357/adbe6e