怎樣探測連光也“逃”不出去的黑洞？引力透鏡來幫忙

在現代的廣義相對論中，黑洞是宇宙空間中存在的一種天體。黑洞的引力很大，使得視界內的逃逸速度大於光速，也就是說，在黑洞裡，即使光也無法逃脫，所以黑洞無法被直接觀測到。那麼怎樣才能在茫茫宇宙中探測到黑洞呢？這似乎有點像在煤窖裡尋找一隻黑貓。幸好，科學家找到了一些辦法，“引力透鏡”就是其中之一。那麼，什麼是引力透鏡呢？

黑洞模擬圖 （圖片來源：中國新聞網）

我們知道光線通過玻璃透鏡會偏轉，宇宙線也與此類似。《人民日報海外版》介紹，宇宙線在通過大質量的物質團或天體周圍時會發生偏轉，這就是引力透鏡現象。而通過宇宙線的偏轉，科學家可以反過來推測出某些宇宙物質或天體，比如暗物質、黑洞等。

其實，引力透鏡並不是什麼新鮮事，人類對它的研究已經歷了整整一個世紀。據《科技日報》報道，愛因斯坦在1915年提出的廣義相對論讓人類對宇宙的認識發生了革命性變化。廣義相對論中有一個非常重要的預測：距地球較近的星球會如同放大鏡一般扭曲來自它身后遙遠星球的光線，出現所謂“引力透鏡”現象。1919年，英國科學家在日全食觀測中驗証了這一預測的正確性。但在1936年，愛因斯坦補充說，由於星球相距遙遠，所以“沒有直接觀測到這種現象的希望”。

但愛因斯坦或許沒有想到，在廣義相對論提出100年之后，這種“沒有直接觀測到這種現象的希望”卻成為現實。據《科技日報》報道，美國科學家成功地運用“引力透鏡”理論確定了一顆白矮星的質量。

那麼，如何利用“引力透鏡”理論探測黑洞呢？據新華網報道，雖然人類不能直接看見黑洞，但黑洞也是一種大質量天體，所以遠方天體發出的光線在黑洞附近會被彎曲，黑洞扮演了引力透鏡的角色。事實上，哈勃空間望遠鏡已經拍攝到了很多這樣的例子：來自遙遠背景星系的光線在途經前方星系或者黑洞產生的引力場時，會發生扭曲而變成弧形，甚至變成圓環形狀。天文學家認為，引力透鏡不僅能讓我們了解到遙遠宇宙（背景星系）的情況，還可以幫助我們研究黑洞的信息。（趙鵬）

本文由北京天文館副研究員詹想進行科學性把關。