黑洞，中国慧眼又有重要发现

据央视新闻，2023 年 9 月 1 日，《科学》以长文形式发表了主要基于慧眼卫星观测结果的黑洞吸积磁场的最新研究成果。

该项研究利用我国首颗空间 X 射线天文卫星慧眼号的观测数据，联合地面射电和光学望远镜观测，发现了黑洞周围磁囚禁吸积盘形成过程的直接观测证据。

该研究工作由武汉大学、浙江大学、中国科学院上海天文台、中国科学院高能物理研究所、南京大学、中国科学技术大学、法国斯特拉斯堡天文台、波兰理论物理中心等单位共同完成。

黑洞捕获气体的物理过程被称为 " 吸积 "，这种落向黑洞的气体则被称为吸积流，其处在等离子体状态。

吸积流中的黏滞过程能够有效地释放其引力势能，部分地转化为辐射能，产生多波段辐射被地面、空间望远镜所观测到。

因此，通过对气体的吸积，黑洞间接地彰显了自己的存在。

对这些辐射的观测已成为研究黑洞的重要途径。

2019 年，" 事件视界望远镜 "（EHT）合作组织发布了人类历史上第一张黑洞照片（M87），揭开了我们能 " 看到 " 的黑洞及其周围环境的神秘面纱。

然而，在黑洞周围同样存在着 " 看不到 " 的磁场。

黑洞吸积气体的同时，也会向内拖曳磁场。

理论认为，随着吸积气体将外部弱磁场持续带入，吸积流内区磁场会逐渐增强。

相应地，磁场对吸积流的向外磁力作用也将逐渐增强，并最终与黑洞的向内引力相抗衡。

此时，吸积物质便被磁场所囚禁，而无法自由地、快速地掉入黑洞视界面，即形成磁囚禁盘。

磁囚禁盘理论模型已经发展得非常成熟，成功地解释了黑洞吸积系统的许多复杂观测现象。

然而，至今还没有磁囚禁盘存在的直接观测证据，磁囚禁盘是如何形成的更是一个未解之谜。

多项研究指出 M87 星系中心的超大质量黑洞周围可能存在着磁囚禁盘。

但是，即使是 EHT 对 M87 极高分辨率的观测，获得了其黑洞附近磁场信息（位型等），仍然没能确认磁囚禁盘的存在。

除了星系中心的超大质量黑洞，宇宙中还存在着恒星级黑洞。

目前，天文学家已经在许多双星系统之中探测到恒星级黑洞的存在，其质量一般是太阳质量的十倍左右。

科研团队利用对黑洞 X 射线双星 MAXI J1820+070 爆发时的多波段观测数据观测到前所未见的长时标延迟现象：喷流的射电辐射和吸积流外区的光学辐射，分别滞后于吸积流内区高温气体（热吸积流）的硬 X 射线约 8 天和 17 天。

科研团队指出，吸积盘外区弱磁场被黑洞周围热吸积流带入而增强，吸积流径向尺度越大磁场增强越明显。

研究团队通过分析 X 射线观测数据发现：硬 X 射线辐射随吸积率减小而下降，而热吸积流径向尺度随吸积率下降而快速膨胀，使得黑洞附近磁场迅速增强，因而在硬 X 射线辐射峰值之后约 8 天形成磁囚禁盘。

这项工作第一次揭示了吸积流中的磁场输运过程，及黑洞附近热吸积流中形成磁囚禁盘的完整过程。

因而，成为迄今为止，磁囚禁盘存在的最直接观测证据。

由于物理过程的普适性，这项研究成果将极大地推进对不同量级黑洞吸积盘大尺度磁场形成及喷流加速机制等关键科学问题的理解。

此外，研究团队通过对黑洞 X 射线双星爆发过程的数值模拟，第一次揭示了在黑洞吸积即将终止时，由于硬 X 射线的照射，更多的外区吸积物质会由于不稳定性而加速落向黑洞，致使吸积流外区产生光学闪耀，峰值滞后于热吸积流的硬 X 射线辐射峰值约 17 天。

中国天眼 FAST 揭秘黑洞 " 脉搏 "

据央视新闻，记者从中国科学院国家天文台获悉，北京时间 2023 年 7 月 26 日，国际科学期刊《自然》杂志（Nature）发表了围绕中国天眼 FAST 的最新科研成果。

武汉大学物理科学与技术学院天文学系与中国科学院国家天文台联合领导的国际合作研究论文 "Sub-second periodic radio oscillations in a microquasar"（微类星体中的亚秒级周期射电振荡），揭示了黑洞喷流的复杂动力学特性。

微类星体是银河系内由一颗中子星或黑洞与一颗普通恒星组成的双星系统，中子星或黑洞吸积恒星的物质产生高温的吸积盘及相对论性的喷流，在观测上表现为间歇性或长期变化的 X 射线和射电辐射，是研究强引力场和相对论物理的宇宙天然实验室。

GRS 1915+105 是一颗著名的微类星体，含有一个快速旋转的黑洞，并观测到视超光速运动的射电喷流，是研究极端高能物理过程的重要样本。

自发现起近 30 多年来，该黑洞一直具有丰富的 X 射线光变特征和间歇性射电喷流，但我们对黑洞喷流的动力学和快速光变的起源依然不清楚。

为了揭开微类星体的相对论性喷流的神秘面纱，国际合作研究团队自 2020 年至 2022 年利用 FAST 对 GRS 1915+105 首次开展高时间精度的射电连续谱光变和偏振监测。

利用 FAST 高采样和探测灵敏度优势，在 2021 年 1 月和 2022 年 6 月的两次观测均发现黑洞存在微弱的射电脉搏，脉搏周期约为 0.2 秒。

这个脉搏周期不稳定，而且大部分时间无法探测，因此称之为准周期振荡。

该合作研究成果中，武汉大学田鹏夫、张平博士、王伟教授及国家天文台王培副研究员为共同第一作者，国家天文台刘继峰研究员、姜鹏研究员、李菂研究员等是共同作者。

这一成果是国际首次观测到微类星体中亚秒级的低频射电准周期振荡的现象，并揭示黑洞系统的该准周期振荡现象与相对论性喷流直接相关。

此次黑洞射电辐射脉搏的发现，对于揭示致密天体相对论性射电喷流的起源与动力学过程具有重要科学意义，将打开黑洞射电观测和理论研究的新思路。

天文学家首次拍摄到黑洞与喷流 " 全景照 "

2019 年，" 事件视界望远镜 "（EHT）合作组织发布了人类历史上第一张黑洞照片（M87），揭开了我们能 " 看到 " 的黑洞及其周围环境的神秘面纱。

据央视新闻，中国科学院上海天文台路如森研究员领导的国际科研团队在 M87 黑洞的成像研究方面取得最新进展，成功实现了对 M87 黑洞及其周围吸积流和喷流的共同成像探测。

这一成果北京时间 2023 年 4 月 26 日晚在国际学术期刊《自然》在线发表。

最新拍摄的 M87 黑洞及喷流照片 图片央视新闻

据了解，与此前 " 事件视界望远镜 " 合作组织拍摄的照片不同的是，之前的是黑洞的 " 特写 "，人们能够看到的是亮环围绕着中间的黑洞阴影。

而这次拍摄到的则是 " 全景 "，在这张照片中有黑洞、黑洞周围的吸积流以及从吸积盘附近延伸向远处的喷流。

作为事件视界望远镜黑洞照片的拓展，充分展现了黑洞和它周围环境的关系。

北京大学科维理天文与天体物理研究所所长何子山教授介绍，这次是在 2019 年人类首张黑洞照片的基础上，进一步验证了大质量黑洞的存在。

并通过完整的成像，使人们进一步了解了中央超大质量黑洞附近的吸积流与喷流之间的联系。

M87 是目前宇宙中所知质量最大的黑洞之一，其质量是太阳质量的 65 亿倍。

它位于梅西耶 87 星系——即室女座星系团中央巨椭圆星系的中心，距离地球约 5500 万光年。

M87 星系的中心黑洞能驱动能量巨大的喷流，速度接近光速，可以延展至星系以外很远处。

每日经济新闻综合央视新闻

每日经济新闻

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孩子问黑洞是什么？这本《跟着霍金看宇宙》真的能讲明白

你有没有过这种经历——忙完一天刚想歇口气，孩子突然凑过来问一句："妈妈，黑洞真的能把东西吸进去吗？宇宙到底有多大呀？太阳为什么会发光？" 我每次被问到这类问题，都是一脸懵。

说实话，我自己上学那会儿物理就没学明白，时间、空间、引力这些概念，脑子里只剩一团浆糊。

想给孩子讲几句吧，又怕讲错了、误人子弟；不讲吧，又不想打击孩子的好奇心。

尤其现在孩子上了小学中高年级，对科学的好奇心正是最旺盛的时候。

每天追着问"为什么"，那股劲儿其实特别珍贵。

可咱们当家长的，确实不是万能的百科全书，很多科普知识自己都搞不清楚，更别说用孩子能听懂的话讲出来了。

我一开始也想给孩子买书，结果在书店翻了半天，越翻越没底。

那些宇宙科普书，要么是密密麻麻的专业术语，孩子翻两页就没了兴趣；要么图倒是漂亮，讲得却浮于表面，读完啥也没记住。

后来一个当老师的朋友给我推荐了一本《跟着霍金看宇宙》，我拿到手自己先翻了一遍，还真被惊艳到了。

这本书最大的好处，就是它真的站在孩子的认知水平上去讲宇宙，一点不端着。

先说它怎么讲黑洞。

书里没有上来就甩一堆公式，而是从霍金爷爷是怎么发现黑洞、怎么理解黑洞讲起，用特别形象的比喻，让孩子能"看见"黑洞在做什么。

我家孩子看完竟然主动跟我讲"黑洞就像宇宙里的贪吃怪"，虽然不太准确，但那股理解和记忆的劲儿，可比死记硬背强太多了。

再说时间旅行这个更抽象的话题。

很多成年人一听都觉得玄乎，但这本书把它讲得特别接地气。

孩子看完恍然大悟，还跟我说"原来时间也会被引力拉慢呀"。

这种孩子能亲口讲出来的理解，正是我最看重的。

我觉得这本书特别适合几类孩子。

一种是那种天生爱问"为什么"、对天文特别感兴趣的孩子，能给他们一个很扎实的入门；另一种是平时不太爱看书、觉得科学枯燥的孩子，这本书的讲述方式能让他们重新觉得"原来科学这么有意思"；还有一种就是咱们这些想陪孩子一起读、却自己也不太懂的家长，带着孩子一起看，正好补补课，还能顺便聊聊天。

书里的插图也很用心，结构清晰，读起来完全不费劲。

我家孩子现在每天睡前都要主动翻几页，还经常跑来给我"讲课"。

这种亲子共读的时光，可比看平板刷手机有意义多了。

而且这本书的定价也很实在，几十块钱就能给孩子打开一扇望向宇宙的窗，让孩子知道霍金爷爷那些听起来高深的理论，其实离我们并不遥远。

如果你也在为孩子选一本靠谱的宇宙科普入门书，或者发愁怎么跟孩子聊"时间""空间""黑洞"这些话题，我真的挺推荐这一本的。

能让孩子主动读、读得懂、还愿意开口讲的科普书，说实话真不多见。

趁着孩子对宇宙的好奇心正热乎，早一点给他一本合适的读物，早点点燃那颗探索的小火苗，说不定就种下了他未来仰望星空的种子呢。

这本书我自己翻过一遍，之所以敢放心推荐，还有一个很重要的原因——它讲科学，却不只是把知识倒给孩子，而是带着一种"陪孩子一起好奇"的温度。

霍金爷爷那套关于宇宙的想法，在书里被讲得既严谨又好懂，孩子读着不觉得吃力，家长陪着读也不觉得枯燥。

很多家长会纠结，孩子这么小，看这种书是不是太早了？其实恰恰相反，越早接触，越能在孩子心里种下对科学的好感。

等将来上了中学真正学物理的时候，孩子想起小时候读过的这本书，那些抽象的概念就会变得亲切起来，学起来也更省力。

如果要说一点小小的不足，那就是这本书需要家长稍微陪读几页，帮孩子把节奏带起来。

不过一旦孩子自己入了迷，后面你就会发现他根本停不下来了，天天追着你讨论外星人存不存在、宇宙有没有尽头。

总的来说，一本能让孩子主动去翻、读得懂又愿意开口讲的宇宙科普书，真的很难得。

如果你也想让孩子在这个好奇心爆棚的年纪，接触一点真正有意思、也有营养的知识，这本《跟着霍金看宇宙》是个非常不错的开始。

趁孩子这份好奇心还在，早一点把这本书带回家，说不定哪一天，他抬起头看星空的眼神，就不一样了。

竟然对折宇宙！虫洞居然连接星系，由此触摸另一个星系的春天

深邃的宇宙背景之上，一幅关于时空终极奥秘的蓝图被徐徐展开，顶部的发问“虫洞能否连接两个星系？”直击人类探索深空的核心渴望。

这幅由“Science Of Infinity”呈现的科幻科普视觉图，以经典的“爱因斯坦-罗森桥”概念为骨架，将抽象的广义相对论具象化为一场跨越星海的视觉奇观。

画面上下各悬浮着一个壮丽的旋涡星系，标注为“星系1”与“星系2”，它们并非孤立存在，而是被一种超越常规物理距离的神秘结构紧密相连，瞬间将观者拉入星际穿越的宏大叙事之中。

时空的舞台由蓝色的网格线勾勒，这便是“时空结构”的具象表达。

在常规认知中，时空是平滑的织物，但图中它因极端质量而剧烈弯曲，形成一条漏斗状的捷径。

上方星系的核心处，一个散发着炽热橙红色光晕的黑洞作为“入口点”出现，其强大的引力场吞噬着周围一切，成为这条宇宙隧道的起点。

时空网格在此处急剧下陷，顺势延伸至画面中央，那里幽蓝与紫光交织的狭窄通道正是“虫洞”本身，它像一座桥梁穿透了时空的褶皱，理论上为跨越光年尺度的航行提供了可能，让原本遥不可及的两个遥远星系拥有了瞬间连通的契机。

穿过虫洞的奇点，时空结构在下方再次舒展，迎接旅者的是标注为“白洞”的出口点。

与黑洞的吞噬截然相反，白洞喷射出耀眼的蓝白色光芒，仿佛将物质与能量从另一端点强制释放，完成这场穿越的终章。

从星系1的黑洞入口，经由扭曲的时空咽喉，再到星系2的白洞出口，整个结构呈现出一种对称而诡谲的美感。

它生动地隐喻了宇宙中可能存在的“拓扑捷径”，即无需在三维空间中航行亿万光年，而是直接弯曲并穿透四维时空，实现超距连接。

尽管这幅图像充满视觉震撼与科学美感，它本质上仍是对理论物理的艺术化演绎。

现实中，虫洞的稳定性、负能量物质的存在以及穿越其中的物理极限，仍是未解之谜。

然而，正是这种科学与想象的碰撞，赋予了画面无穷的吸引力。

它不仅是一张图解，更是一首关于宇宙探索的史诗，激发着我们对星辰大海的无尽遐想，提醒着在人类认知的边界之外，或许正有无数这样的时空隧道，默默串联着宇宙最深处的秘密。