黑洞并非总是孑然一身,有时它们也会成对出现、围绕彼此旋转。两个黑洞间的引力作用会形成时空涟漪,并以引力波的形式向外扩散,这也是爱因斯坦相对论提出的预言之一。在LIGO和Virgo等天文台的帮助下,如今我们已经拥有了探测引力波的能力。2016年,科学家首次宣布发现了由两个黑洞合并产生的引力波。自此之后,我们又探测到了多次引力波事件。随着探测器敏感度不断提升,科学家还探测到了由除黑洞合并之外的其它事件产生的引力波,比如黑洞和中子星相撞等等。
隐形伴星
图为三星系统HR6819中几个天体的轨道想象图。
能够产生伽马射线暴或引力波的都是短时间内发生的高能事件,也许半个宇宙之外都见得到。但考虑到它们的本质,大多数黑洞都是探测不到的。黑洞不会释放出任何光线或辐射,因此可以默默蛰伏在太空中,天文学家根本意识不到它们的存在。不过,有一种方法可以探测到它们的存在:利用黑洞对其它恒星造成的引力效应。2020年,天文学家在观察看似普通的双星系统HR6819时,发现两颗恒星的运动轨迹有些古怪之处,除非该系统中还存在一个完全隐形的天体,才能解释这种现象。计算出它的质量之后,研究人员意识到真相只有一个:这个天体一定是个黑洞。它距离地球只有一千光年,就位于银河系之内,是迄今为止发现的距地球最近的黑洞。
X射线
黑洞CygnusX-1正在吸食一旁的巨大蓝色伴星。
1971年,科学家在研究银河系中一个名叫CygnusX-1的双恒星系统时,首次观察到了黑洞存在的证据。该系统产生的X射线极为明亮,但这些射线并非来自黑洞或是其可见伴星,而是由黑洞吸收恒星物质时形成的吸积盘产生。就像刚才提到的双星系统HR6819一样,天文学家也可以利用那颗可见恒星的运动轨迹、估算出CygnusX-1系统中隐形天体的质量。最终的计算结果约为太阳质量的21倍,再考虑到该天体所占的空间较小,说明它只能是一个黑洞,根本不用考虑其它可能性。
超大质量黑洞
银河系中央也有一个超大质量黑洞。
除了通过恒星坍缩形成的黑洞之外,有证据显示,星系中央也许还潜伏着一些数量高达太阳数百万倍、甚至数十亿倍的超大质量黑洞,并且它们也许从宇宙早期就开始存在了。在所谓的“活跃星系”中,这些超大质量黑洞存在的证据堪称壮