本周是黑洞周,美国宇航局通过分享一些令人惊叹的黑洞可视化来庆祝,包括一个坦率地令人不安的可视化来帮助你想象一个超大质量黑洞有多大。超大质量黑洞存在于星系(包括我们自己的星系)的中心,一般来说,星系越大,黑洞就越大。

一个典型的黑洞重量可达太阳质量的 10 倍左右,而超大质量黑洞的重量可达太阳质量的数百万甚至数十亿倍。然而,这些物体的密度令人难以置信,而且很难想象这样一个物体会有多大。这就是这个视频比较的重点,它显示了与我们的太阳系相比,不同类型黑洞的大小,根据它们的阴影进行缩放。
了解黑洞具有挑战性,因为它们巨大的引力意味着它们会吸收离它们太近的光——然而,它们周围经常有尘埃和气体盘旋转,它们相互摩擦并变热,从而使它们对望远镜可见。天文学家无法直接看到黑洞本身,但他们可以看到这种温暖的物质,这就是事件视界望远镜项目能够捕捉到著名的黑洞图像的原因。

超大质量黑洞的研究特别有趣,因为我们仍在了解它们与所在星系的关系,以及它们如何变得如此之大。
美国宇航局戈达德太空飞行中心的理论家杰里米施尼特曼在一份声明中说:“直接测量,许多是在哈勃太空望远镜的帮助下进行的,证实了 100 多个超大质量黑洞的存在。” “他们怎么变得这么大?当星系碰撞时,它们的中心黑洞最终也可能合并在一起。”
这个合并过程将是史诗般的,产生如此巨大的力量,以至于可以从地球上检测到引力波。但要调谐这些波,我们需要一种新仪器,例如即将进行的激光干涉仪太空天线任务,这是美国宇航局和欧洲航天局之间的合作,将使用三个航天器相互发射激光,并能够探测到这些引力波。
“自 2015 年以来,地球上的引力波天文台已经探测到具有几十个太阳质量的黑洞合并,这要归功于这些事件产生的时空微小涟漪,”戈达德天体物理学家 Ira Thorpe 说。 “超大质量黑洞的合并将产生频率低得多的波,可以使用比地球对应物大数百万倍的天基天文台检测到。”