20 世紀(jì) 70 年代初，當(dāng)索爾 · 圖科斯基還在攻讀理論物理學(xué)的博士學(xué)位時(shí)，他就解決了一個(gè)看似純粹假設(shè)性的問(wèn)題。我們可以將黑洞想象成由大質(zhì)量恒星燃燒并坍縮而成的一個(gè)無(wú)限小的點(diǎn)，具有無(wú)比巨大的引力。假設(shè)你擾動(dòng)了這個(gè)黑洞，就像敲擊一口大鐘一樣，那黑洞會(huì)作何反應(yīng)？

圖科斯基當(dāng)時(shí)是加州理工學(xué)院的博士研究生，他用鉛筆、紙和愛(ài)因斯坦的引力理論——廣義相對(duì)論——對(duì)這個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了分析。他發(fā)現(xiàn)，黑洞就像一口大鐘，會(huì)以一個(gè)主頻和多個(gè)泛頻振蕩。當(dāng)黑洞釋放出引力波時(shí)，這些振蕩會(huì)迅速消失。如今，圖科斯基在康奈爾大學(xué)擔(dān)任物理系主任。他表示，這是一個(gè)非常有意思的問(wèn)題，但直到 5 年前，對(duì)這個(gè)問(wèn)題的研究還是完全抽象的。

2016 年 2 月，研究人員第一次報(bào)道了用激光干涉引力波天文臺(tái)（LIGO）觀測(cè)到的引力波信號(hào)。根據(jù)計(jì)算，該引力波源自兩個(gè)相互環(huán)繞、逐漸靠近的黑洞，它們距離地球約 13 億光年，質(zhì)量分別約為太陽(yáng)的 29 倍和 36 倍。LIGO 甚至能探測(cè)到雙黑洞系統(tǒng)合并為更大黑洞之后的 “鈴宕”（ring down，又稱 “拖尾波形”）階段，相當(dāng)于合并過(guò)程產(chǎn)生的擾動(dòng)。據(jù)估計(jì)，它們合并形成的黑洞質(zhì)量約為太陽(yáng)的 62 倍，有約 3 倍太陽(yáng)質(zhì)量的能量在不到 1 秒的時(shí)間內(nèi)以引力波的形式釋出。于是，圖科斯基早期發(fā)表的論文突然間變成了前沿物理學(xué)。

▲ 在對(duì)黑洞的一個(gè)模擬中，強(qiáng)大的引力扭曲了它周圍高溫發(fā)光的氣體吸積盤

雖然聽(tīng)起來(lái)很不可思議，但科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)可以將黑洞當(dāng)作真實(shí)物體來(lái)研究了。自 LIGO 的突破性發(fā)現(xiàn)以來(lái)，引力波探測(cè)器已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了 40 多個(gè)黑洞合并事件。2019 年 4 月，一個(gè)名為事件視界望遠(yuǎn)鏡（Event Horizon Telescope，簡(jiǎn)稱 EHT）的國(guó)際合作項(xiàng)目拍攝了第一張黑洞圖像。EHT 結(jié)合了世界各地的多臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡，形成了一臺(tái)口徑等效于地球直徑的虛擬望遠(yuǎn)鏡。研究人員將它對(duì)準(zhǔn)了銀河系附近的室女 A 星系（M87），拍下了環(huán)繞其中心超大質(zhì)量黑洞 “陰影”的熾熱氣體環(huán)。與此同時(shí)，天文學(xué)家也在追蹤那些快速接近銀河系中心黑洞的恒星，這些恒星的軌跡可能為揭示黑洞本身的性質(zhì)提供線索。

在天體物理學(xué)家看來(lái)，這些觀測(cè)結(jié)果已經(jīng)挑戰(zhàn)了關(guān)于黑洞如何形成，以及它們?nèi)绾斡绊懼車h(huán)境的假設(shè)。研究人員通過(guò)對(duì)室女座干涉儀（Virgo，位于意大利）的數(shù)據(jù)分析表明，此前 LIGO 所探測(cè)到的一些較小黑洞可能比預(yù)期的更重、更多樣。這使得天體物理學(xué)家更難以理解可能形成這些黑洞的大質(zhì)量恒星。在我們的銀河系中，超大質(zhì)量黑洞周圍的環(huán)境似乎出奇的 “富饒”，充滿了年輕恒星，而按照之前的猜想，這些恒星并不會(huì)在這樣的 “漩渦”中形成。還有一些科學(xué)家提出了一個(gè)更有吸引力的根本問(wèn)題：我們是否真的看到了愛(ài)因斯坦理論所預(yù)測(cè)的黑洞？

▲ 廣義相對(duì)論對(duì)黑洞是什么，以及它們會(huì)如何出現(xiàn)做出了非常具體的預(yù)測(cè)

一些理論物理學(xué)家表示，答案很可能是平淡無(wú)奇的 “是”。美國(guó)芝加哥大學(xué)的引力理論學(xué)家羅伯特 · 沃爾德說(shuō)：“從這些結(jié)果中，我不認(rèn)為我們能學(xué)到更多關(guān)于廣義相對(duì)論或黑洞理論的東西?！钡渌瞬⒉贿@么認(rèn)為?！罢鎸?shí)的黑洞與廣義相對(duì)論中預(yù)測(cè)的黑洞是完全一樣，還是兩種截然不同的事物？”佛羅里達(dá)大學(xué)的引力理論學(xué)家克利福德 · 威爾說(shuō)，“這將是未來(lái)觀測(cè)的重點(diǎn)?！比魏畏闯，F(xiàn)象都要求對(duì)愛(ài)因斯坦的理論進(jìn)行重新思考。物理學(xué)家懷疑，愛(ài)因斯坦的理論并不是引力的最終定論，因?yàn)樗c現(xiàn)代物理學(xué)的另一基石——量子力學(xué)——格格不入。

美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的天體物理學(xué)家安德烈婭 · 蓋茲表示，對(duì)于黑洞，研究人員已經(jīng)通過(guò)多種手段獲得了不同而互補(bǔ)的觀點(diǎn)。蓋茲因推測(cè)銀河系中心存在超大質(zhì)量黑洞而獲得 2020 年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。她說(shuō)：“要想拼湊出一幅完整的圖景，我們還有很長(zhǎng)的路要走，但肯定會(huì)找到更多的拼圖碎片?！?/p>

充滿矛盾的黑洞

黑洞由純引力能組成，充滿了矛盾。它不包含任何物質(zhì)，但就像保齡球一樣，擁有質(zhì)量并能夠旋轉(zhuǎn)；它沒(méi)有表面，但有大?。凰男袨槿缤粋€(gè)宏大而有重量的物體，但實(shí)際上只是空間中一個(gè)特殊的區(qū)域。

這正是愛(ài)因斯坦在 1915 年發(fā)表的廣義相對(duì)論中所說(shuō)的。早在兩個(gè)世紀(jì)前，艾薩克 · 牛頓就提出，引力是一種以某種方式穿過(guò)空間、使大質(zhì)量物體相互吸引的力。愛(ài)因斯坦的觀點(diǎn)更深一層，他認(rèn)為引力的產(chǎn)生是因?yàn)楹阈呛托行堑荣|(zhì)量巨大的物體扭曲了空間和時(shí)間——也就是時(shí)空（spacetime）——會(huì)導(dǎo)致自由落體的物體發(fā)生軌跡彎曲，比如拋出的球以拋物線下落。

早期廣義相對(duì)論的預(yù)測(cè)與牛頓的引力理論只有些微不同。牛頓預(yù)測(cè)行星應(yīng)該以穩(wěn)定的橢圓軌道圍繞其恒星運(yùn)行；廣義相對(duì)論則預(yù)測(cè)每個(gè)軌道會(huì)在運(yùn)行時(shí)朝某個(gè)方向稍微轉(zhuǎn)動(dòng)，這被稱為軌道進(jìn)動(dòng)（precess）。在廣義相對(duì)論的第一次勝利中，愛(ài)因斯坦證明了該理論可以解釋水星軌道的歲差，此前古典力學(xué)所預(yù)測(cè)的數(shù)值與水星近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)并不吻合，而廣義相對(duì)論消除了觀測(cè)與理論上的歧異。就在幾年后，物理學(xué)家意識(shí)到愛(ài)因斯坦的這個(gè)理論還暗示著一些更為顛覆性的東西。

1939 年，理論物理學(xué)家羅伯特 · 奧本海默及其同事計(jì)算出，當(dāng)一顆質(zhì)量足夠大的恒星燃燒殆盡時(shí)，任何已知的力都無(wú)法阻止它的核心坍塌為一個(gè)無(wú)窮小的點(diǎn)，其引力場(chǎng)就像時(shí)空中一個(gè)永久的無(wú)底深坑。在距離這個(gè)點(diǎn)的一定范圍內(nèi)，引力之強(qiáng)大，連光都無(wú)法逃脫。加州理工學(xué)院的理論物理學(xué)家大衛(wèi) · 芬克爾斯坦在 1958 年提出，任何越過(guò)這一距離的物體都將與宇宙的其他部分隔絕，這就是所謂的 “事件視界”。事件視界并不是一個(gè)物理表面，掉入其中的宇航員（如果可能的話）并不會(huì)看到什么特別的現(xiàn)象。芬克爾斯坦在 2016 年 1 月 24 日去世，就在 LIGO 宣布探測(cè)到引力波的前幾天；他留下了一個(gè)推論：事件視界將像一層單向膜，可以讓物體掉進(jìn)去，但內(nèi)部的一切無(wú)法逃出。

根據(jù)廣義相對(duì)論，這些物體——最終由著名理論物理學(xué)家約翰 · 阿奇博爾德 · 惠勒命名為 “黑洞”——應(yīng)當(dāng)表現(xiàn)出驚人的相似性。1963 年，新西蘭數(shù)學(xué)家羅伊 · 克爾計(jì)算出了一定質(zhì)量的旋轉(zhuǎn)黑洞會(huì)如何扭曲時(shí)空。其他研究者很快證明，在廣義相對(duì)論中，質(zhì)量和自旋是黑洞能夠擁有的兩個(gè)基本特征，這意味著克爾的數(shù)學(xué)公式，即 “克爾度規(guī)”（Kerr metric），可以描述宇宙中存在的每一個(gè)黑洞?；堇諏⑦@一結(jié)果稱為 “無(wú)毛定理”（no-hair theorem），以強(qiáng)調(diào)兩個(gè)質(zhì)量和自旋相同的黑洞就像禿頭一樣難以區(qū)分。圖科斯基指出，惠勒本人就是禿頭，“這大概就是禿頭人士的自豪感吧”。

加州理工學(xué)院的理論物理學(xué)家肖恩 · 卡羅爾表示，一些物理學(xué)家懷疑黑洞可能并不存在，只是理論家們的想象之物。這些懷疑論者認(rèn)為，黑洞可能只是廣義相對(duì)論精妙數(shù)學(xué)體系的人工產(chǎn)物，或者只可能在非現(xiàn)實(shí)的條件下形成，比如一個(gè)完美球形恒星的坍縮。然而，在 20 世紀(jì) 60 年代末，牛津大學(xué)的理論物理學(xué)家羅杰 · 彭羅斯用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)消除了這些疑慮，他也因此分享了 2020 年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)?？_爾說(shuō)：“彭羅斯準(zhǔn)確地證明了，即使是一個(gè)塊狀物體，只要密度變得足夠高，它就會(huì)坍縮成一個(gè)黑洞?！?/p>

如何探測(cè)黑洞？愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論預(yù)言，當(dāng)足夠大的質(zhì)量探索時(shí)，會(huì)留下一個(gè)可以自我維持的引力場(chǎng)，其強(qiáng)度之大足以使任何物體都無(wú)法逃脫，即使是光。但是，黑洞真的如廣義相對(duì)論所預(yù)言的那般不可思議嗎？觀測(cè)物理學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)有了可能找到答案的工具：

1。追蹤恒星。追蹤銀河系中心黑洞周圍恒星的軌道可以揭示黑洞是否像廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)的那樣扭曲空間和時(shí)間；

2。拍攝圖像。超大質(zhì)量黑洞的圖像將為我們提供線索，以判斷它是否像廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)的那樣擁有事件視界而不是物理表面，并驗(yàn)證黑洞是否只有質(zhì)量和自旋兩個(gè)基本特征

3。捕捉引力波。當(dāng)兩個(gè)較小的黑洞環(huán)繞并合并時(shí)會(huì)發(fā)出引力波，通過(guò)對(duì)引力波信號(hào)的觀測(cè)，可以揭示這些黑洞是否真的是物質(zhì)實(shí)體。如果合并后的黑洞以主頻和泛頻的方式振蕩，就能驗(yàn)證它的基本屬性是否只有質(zhì)量和自旋。

很快，天文學(xué)家開始探測(cè)到黑洞存在的跡象。他們發(fā)現(xiàn)了圍繞恒星運(yùn)行的微小 X 射線源，比如天鵝座 X-1（Cygnus X-1）。天體物理學(xué)家推斷，這些 X 射線來(lái)自于從恒星流出的氣體，當(dāng)它落到某個(gè)神秘的物體上時(shí)，溫度會(huì)不斷升高。氣體溫度和軌道細(xì)節(jié)表明，這個(gè) X 射線源的質(zhì)量過(guò)于巨大，能量范圍又極其小，因此除了黑洞以外不可能是其他任何東西。類似的推理表明，遙遠(yuǎn)的類星體——能輻射巨大能量的活動(dòng)星系核——也是由其中心的超大質(zhì)量黑洞提供能量的。

美國(guó)亞利桑那大學(xué)的天體物理學(xué)家費(fèi)婭爾 · 奧澤爾指出，沒(méi)有人能確定這些黑洞實(shí)際上就如理論物理學(xué)家所描繪的那樣。“我們到目前為止所取得的發(fā)現(xiàn)，很少能確定事件視界的存在，”她說(shuō)，“這是一個(gè)懸而未決的問(wèn)題?！?/p>

現(xiàn)在，通過(guò)多種觀察黑洞的方法，科學(xué)家們可以開始檢驗(yàn)他們對(duì)黑洞的理解，尋找可能徹底改變物理學(xué)的新發(fā)現(xiàn)?！氨M管這種可能性非常小，但如果我們能發(fā)現(xiàn)任何偏離廣義相對(duì)論預(yù)測(cè)的結(jié)果，那將具有非常重要的意義，”卡羅爾說(shuō)，“這是一個(gè)高風(fēng)險(xiǎn)、高回報(bào)的問(wèn)題。”

對(duì)黑洞的觀測(cè)

科學(xué)家希望回答三個(gè)很具體的問(wèn)題：我們觀測(cè)到的黑洞真的有事件視界嗎？它們真的像無(wú)毛定理說(shuō)的那樣沒(méi)有其他特征嗎？以及，它們會(huì)像克爾度規(guī)預(yù)測(cè)的那樣扭曲時(shí)空嗎？

也許回答這些問(wèn)題最簡(jiǎn)單的工具就是安德烈婭 · 蓋茲所開發(fā)的工具。自 1995 年以來(lái)，她和同事們一直在使用位于夏威夷的 10 米口徑凱克望遠(yuǎn)鏡來(lái)追蹤人馬座 A*（Sgr A*）周圍的恒星。人馬座 A * 是位于銀河系中心的一個(gè)極其明亮且致密的無(wú)線電波源。1998 年，他們觀測(cè)到這些恒星在高速運(yùn)動(dòng)，表明它們正圍繞一個(gè)質(zhì)量約為太陽(yáng) 400 萬(wàn)倍的物體運(yùn)行。由于人馬座 A * 在如此小的體積中容納了如此多的質(zhì)量，按照廣義相對(duì)論的預(yù)測(cè)，它一定是一個(gè)超大質(zhì)量黑洞。馬克斯 · 普朗克地外物理研究所的天體物理學(xué)家賴因哈德 · 根策爾也獨(dú)立追蹤了這些恒星，得出了同樣的結(jié)論，并與安德烈婭 · 蓋茲共同獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。

這其中，大部分信息來(lái)自于一顆被蓋茲稱為 S02 的恒星（根策爾記為 “S2”），它每 16 年圍繞人馬座 A * 旋轉(zhuǎn)一周，軌道是很扁的橢圓。正如水星繞太陽(yáng)的軌道進(jìn)動(dòng)一樣，S02 的軌道也應(yīng)該具有這一現(xiàn)象。蓋茲及其同事試圖從極其復(fù)雜的數(shù)據(jù)中找出這一進(jìn)動(dòng)效應(yīng)?！拔覀円呀?jīng)非常接近，”蓋茲說(shuō)，“我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)信號(hào)，但仍在說(shuō)服自己它是真實(shí)的?！?020 年 4 月，根策爾團(tuán)隊(duì)取得了一個(gè)重大發(fā)現(xiàn)：多年觀察表明，S02 恒星的軌道并沒(méi)有保持靜止，而是緩慢發(fā)生著有規(guī)律的旋進(jìn)——即 “史瓦西進(jìn)動(dòng)”（Schwarzschild precession）——呈現(xiàn)出猶如玫瑰花結(jié)的運(yùn)行軌跡。

如果運(yùn)氣好的話，蓋茲和根策爾等研究者有望找到其他的異?，F(xiàn)象，以最終確定超大質(zhì)量黑洞的本質(zhì)。黑洞的自旋應(yīng)該會(huì)改變其附近恒星軌道的進(jìn)動(dòng)，而具體的改變方式可以由羅伊 · 克爾的數(shù)學(xué)描述來(lái)預(yù)測(cè)?？死５?· 威爾說(shuō)：“如果有恒星比已經(jīng)觀察到的（黑洞附近）恒星距離更近——比如近 10 倍——那就可以檢驗(yàn)克爾度規(guī)是否完全正確?！?/p>

恒星追蹤技術(shù)可能永遠(yuǎn)無(wú)法探測(cè)到非常接近人馬座 A * 事件視界的地方。據(jù)估計(jì)，人馬座 A * 的直徑約為 4400 萬(wàn)公里，只比水星最接近太陽(yáng)的距離（4600 萬(wàn)公里）略短。相比之下，事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）結(jié)合了來(lái)自世界各地 11 臺(tái)射電望遠(yuǎn)鏡或陣列的數(shù)據(jù)，構(gòu)成了一臺(tái)龐大的虛擬望遠(yuǎn)鏡，能對(duì)另一個(gè)超大質(zhì)量黑洞進(jìn)行近距離觀察。這個(gè)位于室女 A 星系中的龐然大物擁有 65 億倍太陽(yáng)質(zhì)量。

▲ 在這張由事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）合作項(xiàng)目拍攝的標(biāo)志性圖像中，超大質(zhì)量黑洞在周圍氣體的輝光中投射出一個(gè)黑色的圓形 “陰影”

兩年前，EHT 團(tuán)隊(duì)發(fā)布了一張著名的黑洞影像圖片，看起來(lái)就像一個(gè)燃燒的馬戲團(tuán)圓環(huán)，但實(shí)際上，圖像中蘊(yùn)含的內(nèi)容要復(fù)雜得多。明亮的光環(huán)來(lái)自高溫氣體，其包圍的黑色部分并不是黑洞本身；相反，這是前方氣體發(fā)出的光被黑洞的引力扭曲（引力透鏡效應(yīng)）所投射出來(lái)的 “陰影”。不過(guò)，陰影的邊緣并不是事件視界的邊界，而是超出了大約 50% 的距離；在這個(gè)距離范圍內(nèi)，時(shí)空被扭曲到足以讓穿過(guò)的光繞著黑洞旋轉(zhuǎn)，既沒(méi)有逃逸也沒(méi)有落入黑洞。

即便如此，這幅圖像還是保留了與這個(gè)超大質(zhì)量黑洞中心有關(guān)的線索。例如，光環(huán)的光譜可以揭示該物體是具有物理表面還是事件視界。費(fèi)婭爾 · 奧澤爾解釋稱，撞擊到物理表面的物質(zhì)會(huì)比滑入黑洞的物質(zhì)發(fā)出更明亮的光（到目前為止，研究人員還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)光譜扭曲）。陰影的形狀也可以檢驗(yàn)黑洞的經(jīng)典圖像，即一個(gè)自旋黑洞的事件視界應(yīng)該在赤道處凸出。然而，廣義相對(duì)論中的其他效應(yīng)可能會(huì)抵消陰影的這一效應(yīng)?！坝捎诓煌较虻臄D壓被非常怪異地抵消了，陰影看起來(lái)仍然是圓形的，”奧澤爾說(shuō)，“這就是為什么陰影的形狀可以直接驗(yàn)證無(wú)毛定理的原因?！?/p>

一些研究者質(zhì)疑 EHT 能否以足夠的精度獲得黑洞圖像，以進(jìn)行這些驗(yàn)證。塞繆爾 · 格拉拉是亞利桑那大學(xué)的理論物理學(xué)家，他懷疑 EHT 可能并沒(méi)有 “看到”黑洞的陰影，而是從上往下俯瞰了圍繞著黑洞旋轉(zhuǎn)的圓盤狀氣體。如果是這樣的話，圖中央的黑點(diǎn)就僅僅是一場(chǎng)天體物理颶風(fēng)的風(fēng)眼。但奧澤爾表示，即使分辨率有限，EHT 依然對(duì)驗(yàn)證廣義相對(duì)論在黑洞周圍的未知概念領(lǐng)域做出了重大貢獻(xiàn)。

相比之下，引力波傳遞的信息直接來(lái)自黑洞本身。當(dāng)黑洞以一半光速螺旋形合并在一起時(shí)，這些時(shí)空漣漪就會(huì)不受阻礙地穿過(guò)普通物質(zhì)。目前，在 LIGO 和 Virgo 已經(jīng)探測(cè)到的黑洞合并事件中，黑洞的質(zhì)量從太陽(yáng)的 3 倍到 86 倍不等。

弗蘭克 · 歐姆是一位引力理論學(xué)家，同時(shí)也是馬克斯 · 普朗克引力物理研究所的 LIGO 團(tuán)隊(duì)成員。他表示，通過(guò)這些合并事件，我們可以以多種方式探測(cè)黑洞。假設(shè)這些都是經(jīng)典黑洞，研究人員就可以根據(jù)廣義相對(duì)論計(jì)算出合并產(chǎn)生的引力波啁啾信號(hào)是如何加速，如何達(dá)到峰值，又是如何減弱的。如果這些大質(zhì)量天體實(shí)際上是更大的物質(zhì)實(shí)體，那么它們?cè)诳拷鼤r(shí)就會(huì)相互扭曲，從而改變信號(hào)的峰值。到目前為止，研究人員沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何這樣的變化。

這種合并也產(chǎn)生了一個(gè)受擾動(dòng)的黑洞，就像圖科斯基早期理論中所描述的那樣，而這就為驗(yàn)證廣義相對(duì)論提供了另一個(gè)途徑。合并后的黑洞會(huì)出現(xiàn)短暫而強(qiáng)烈的振蕩，呈現(xiàn)為一個(gè)主頻和多個(gè)較短的泛頻。根據(jù)無(wú)毛定理，這些頻率及其持續(xù)時(shí)間只取決于最終黑洞的質(zhì)量和自旋。弗蘭克 · 歐姆說(shuō)：“當(dāng)你單獨(dú)分析每一種模式時(shí)，它們都必須指向相同的黑洞質(zhì)量和自旋，否則就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題?！?/p>

2019 年 9 月，圖科斯基及其同事在一次信號(hào)特別強(qiáng)烈的合并事件中，找出了主頻和一個(gè)泛頻。對(duì)此弗蘭克 · 歐姆表示，如果實(shí)驗(yàn)者能夠提高探測(cè)器的靈敏度，他們或許能發(fā)現(xiàn)兩到三個(gè)泛頻，從而足夠?qū)o(wú)毛定理進(jìn)行驗(yàn)證。

未來(lái)的黑洞研究

未來(lái)的探測(cè)儀器可能會(huì)使這類驗(yàn)證變得更容易。安德烈婭 · 蓋茲表示，正在智利和夏威夷建造的 30 米口徑光學(xué)望遠(yuǎn)鏡將具有比現(xiàn)有儀器高 80 倍的分辨率，可以更仔細(xì)地觀察人馬座 A * 附近的區(qū)域，并可能探測(cè)到距離該黑洞更近的恒星。類似地，EHT 的研究人員也在他們的網(wǎng)絡(luò)中加入了更多的射電望遠(yuǎn)鏡陣列，這將使他們能更精確地拍攝室女 A 星系中心黑洞的圖像。另一方面，他們也在嘗試觀測(cè)人馬座 A * 并成像。

與此同時(shí)，引力波研究者已經(jīng)著手開發(fā)下一代更靈敏的探測(cè)器，包括激光干涉儀空間天線（LISA），它將由三顆相隔數(shù)百萬(wàn)公里的衛(wèi)星組成，在太空中構(gòu)成一個(gè)等邊三角形。美國(guó)伊利諾伊大學(xué)厄巴納 - 香檳分校的理論物理學(xué)家尼古拉斯 · 尤尼斯表示，LISA 探測(cè)器具有極高的探測(cè)靈敏度，將在 21 世紀(jì) 30 年代發(fā)射，它或許能在某個(gè)遙遠(yuǎn)的星系中，發(fā)現(xiàn)一個(gè)普通的恒星質(zhì)量黑洞螺旋式靠近一個(gè)超大質(zhì)量黑洞，并最終與之合并的過(guò)程。

較小的黑洞可以作為某種精確的探測(cè)器，揭示一個(gè)更大黑洞周圍的時(shí)空扭曲是否完全如克爾度規(guī)的預(yù)測(cè)。尤尼斯指出，一個(gè)肯定的結(jié)果將鞏固廣義相對(duì)論對(duì)黑洞的預(yù)言，“但你必須等待 LISA 的進(jìn)展”。

與此同時(shí)，黑洞在突然之間變得可以觀測(cè)的事實(shí)已經(jīng)改變了引力物理學(xué)家的生活。廣義相對(duì)論和黑洞曾經(jīng)只存在于思維實(shí)驗(yàn)中，或者只能像圖科斯基那樣進(jìn)行優(yōu)雅而抽象的計(jì)算，現(xiàn)在卻突然成為基礎(chǔ)物理學(xué)中最熱門的領(lǐng)域。為了驗(yàn)證廣義相對(duì)論，科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)了需要投入高達(dá)數(shù)十億美元的實(shí)驗(yàn)?！拔艺媲懈杏X(jué)到了這種轉(zhuǎn)變，”弗蘭克 · 歐姆說(shuō)，“這是一個(gè)非常小的圈子，但隨著引力波的探測(cè)，一切都改變了。”

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