科學家們證實了黑洞的存在了嗎？

天文學家藉助歐洲空間局（ESA）的X射線觀測衛星（XMM—牛頓）和美國國家航空航天局（NASA）的核光譜望遠鏡陣列（NuSTAR），首次證實了黑洞周圍存在引力漩渦，解開了困擾天文學家30多年的謎題，打開了未來研究愛因斯坦廣義相對論的大門，將有助於科學家研究黑洞周圍物質的運動。

「准周期振蕩」與廣義相對論預言的引力效應：曾遭質疑

當物質落入黑洞，它的溫度會不斷升高。當溫度達到數百萬度時，就會發射出X射線。早在上個世紀80年代，就有天文學家先驅通過早期X射線望遠鏡發現銀河系黑洞發射的X射線在不停閃爍。這種閃爍是按照一定模式進行的，即閃爍時，變暗和再次變亮需要10秒。這種現象被稱作「准周期振蕩（QPO）」。

荷蘭阿姆斯特丹大學的亞當·英格拉姆稱：「這一發現引起了許多人的關注，因為它與黑洞息息相關。」英格拉姆2009年為準備博士論文，開始研究「准周期振蕩」。

在上個世紀90年代，天文學家們認為「准周期振蕩」與廣義相對論所預言的引力效應（旋轉的物體會激發一種引力漩渦）有關。

2004年，美國國家航空航天局發射引力探測器B，測量地球周圍的蘭斯-蒂林效應（是愛因斯坦在廣義相對論中預言的一種處於轉動狀態的質量會對其周圍的時空產生拖拽的現象，亦稱參考系拖拽）。科學家通過縝密的分析，證實宇宙飛船每3300萬年經歷一個完整的歲差周期。

然而，在引力場更強大的黑洞周圍蘭斯-蒂林效應更加明顯，天文學家們因而對「准周期振蕩」的周期提出了懷疑。

英格拉姆及其同事於2009年發表了一篇論文，暗示「准周期振蕩」與黑洞周圍物質熱流的蘭斯-蒂林效應歲差有關。熱流規模越小，就越接近黑洞，蘭斯-蒂林效應歲差周期也就越短。如何證明這一觀點呢？

英格拉姆和來自阿姆斯特丹、劍橋、杜倫、南安普頓以及東京的科學家對「准周期振蕩」進行了長時期反覆的觀察。他們用XMM-牛頓衛星對H1743-322號黑洞發生的「准周期振蕩」觀察了26萬秒，用NASA的核光譜望遠鏡陣列觀察了7萬秒。經過嚴密分析，他們發現鐵Kα射線的振蕩與廣義相對論的預測一致。英格拉姆稱：「我們直接測量了黑洞周圍強引力場內物質的運動。」

這是科學家首次測量強引力場內的蘭斯-蒂林效應。他們的發現已被發布在英國皇家天文學會的每月報告中。

為更有效地收集X射線，更大型的X射線望遠鏡將被用於「准周期振蕩」的研究。未來，天文學家將可以藉助此類望遠鏡對「准周期振蕩」的更多細節進行探索。

歐洲空間局的XMM-牛頓衛星於1999年9月發射，是歐洲研發的最大的科學衛星。核光譜望遠鏡陣列是NASA於2012年6月13日發射的小型探測器。

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