宇宙中究竟有多少個黑洞？最新數(shù)字：4000億億個！

宇宙中究竟有多少個黑洞？這是現(xiàn)代天體物理學和宇宙學領(lǐng)域最緊迫的問題之一，科學家們現(xiàn)在終于給出了答案！

意大利國際高等研究院（SISSA）等機構(gòu)的科學家在最新一期《天體物理學雜志》上撰文稱，他們首次對恒星級黑洞的數(shù)量進行統(tǒng)計，計算出了其在整個宇宙中的分布情況，并據(jù)此計算出目前可觀測宇宙中黑洞的數(shù)量約為4000億億個。

圖片來源：圖蟲創(chuàng)意

在最新研究中，科學家們將SISSA研究人員馬里奧·斯佩拉博士開發(fā)的最先進的恒星和雙星演化算法SEVN與星系相關(guān)的物理性質(zhì)（特別是恒星的形成率、恒星級黑洞的數(shù)量以及星際介質(zhì)的金屬含量等性質(zhì)）的經(jīng)驗公式進行了很好地整合，研發(fā)出了一種獨特的計算方法，得出了上述結(jié)論。

恒星級黑洞的質(zhì)量介于幾個到幾百個太陽質(zhì)量之間，源于大質(zhì)量恒星生命的末期，新研究指出，宇宙中約1%的普通物質(zhì)被“鎖”在恒星級黑洞內(nèi)。

研究人員解釋稱：“恒星的形成率等性質(zhì)都是定義恒星級黑洞數(shù)量和質(zhì)量的重要元素，借助于新計算方法，我們得出了恒星級黑洞的數(shù)量及其在整個宇宙歷史中的質(zhì)量分布，并據(jù)此得出了整個可觀測宇宙中黑洞的數(shù)量?！?/p>

研究第一作者阿利克斯·西西莉亞博士評論道：“這是科學家們首次計算恒星級黑洞的數(shù)量，而且得出了迄今最扎實的結(jié)論?！?/p>

這項研究涵蓋恒星天體物理學、星系形成和演化、引力波和多信使天體物理學的各個方面，為進一步研究恒星級黑洞及其起源奠定了堅實基礎(chǔ)。”

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黑洞連光都可以吸入，所以它本身不可見，但我們可以看到黑洞周圍的發(fā)光物質(zhì)，其亮度可以超過其宿主星系中所有恒星的總和。

黑洞的形成和恒星的坍塌脫不了關(guān)系。中國古代就有記錄，某一天天空突然冒出了一顆特別亮的星星。后來我們才知道，那顆星星是因為“體重”超標，在自身重力的作用下自己塌陷了，同時伴隨著強烈的輻射，我們才看到它發(fā)出的很亮的光。

1783 年，英國的地質(zhì)和天文學家約翰·米歇爾在研究牛頓引力方面的工作時發(fā)現(xiàn)：當一顆天體的密度足夠大時，它的引力將會強大無比，靠近它的一切物質(zhì)將被吸引進去。

1915年，愛因斯坦提出了廣義相對論，幾個月之后，身處德國戰(zhàn)場的施瓦西在對愛因斯坦場方程做了球形近似之后，就得到了場方程的精確解，這個解體現(xiàn)了一個沒有轉(zhuǎn)動的黑洞，這就是我們現(xiàn)在所熟知的施瓦西黑洞。在我們所了解的真實宇宙中，幾乎所有的天體都有角動量，都是處于轉(zhuǎn)動狀態(tài)，所以大家并不相信施瓦西得到的這個沒有轉(zhuǎn)動的解真實存在。

在接下來的幾十年中，因為戰(zhàn)爭不斷，相關(guān)天文觀測十分匱乏。而在理論方面，奧本海默和他的學生在20世紀30年代末期作出了僅有的發(fā)現(xiàn)：大質(zhì)量恒星最后死亡的時候，假如是球?qū)ΨQ坍縮，那么，最后會形成一個奇點，這就是我們所說的黑洞。

1979 年，學者讓-皮埃爾·盧米涅（ Jean-Pierre Luminet ）通過計算機計算，徒手畫出了第一張黑洞效果圖。

從此，人類對黑洞的想象進入視覺階段。

第一張黑洞效果圖

1989 年，讓·阿蘭·馬爾克（ Jean-Alain Marck ）用電腦模擬出了各個角度的黑洞，它們像是飛碟，又像是俯視的燈籠。

模擬經(jīng)過黑洞

2000 年之后，隨著科學技術(shù)的進步，科學家模擬出了星系經(jīng)過黑洞的扭曲畫面。2014 年，導演諾蘭甚至在科幻電影《星際穿越》中給出了最為“真實”的黑洞畫面。

電影《星際穿越》中的黑洞

2015 年，人類首次探測到引力波，為黑洞的存在提供了第一個具體證據(jù)。科學家形容，那是人類第一次“聽”到了黑洞。

2019年4月10日，黑洞事件視界望遠鏡（Event Horizon Telescope， EHT）合作組織協(xié)調(diào)召開全球六地聯(lián)合發(fā)布了人類首張黑洞照片。自此從強引力場的角度驗證了愛因斯坦廣義相對論。

人類首張黑洞照片 M87星系中心超大質(zhì)量黑洞（M87*）的圖像，圖中心的暗弱區(qū)域即為“黑洞陰影”，周圍的環(huán)狀不對稱結(jié)構(gòu)是由于強引力透鏡效應和相對論性射束（beaming）效應所造成的。由于黑洞的旋轉(zhuǎn)效應，圖片上顯示了上（北）下（南）的不對稱性。

黑洞研究對科學的發(fā)展有啥意義呢？

對科學家而言，對黑洞的研究除了讓我們更加理解天體演變的自然規(guī)律，更重要是理解量子力學和引力理論的關(guān)系以及黑洞在宇宙演化中的作用。

目前已知的是：黑洞里面仍然有時間和空間，有可能黑洞真的是長生不老，而且會長得越來越大，越來越胖。那么人“掉”入黑洞會怎樣？會落入黑洞的中心奇異點嗎？希望有一天，科學家們可以給我們答案。

綜合來源：科技日報、中科院高能所、新華網(wǎng)、中國科普博覽等