怎样探测连光也“逃”不出去的黑洞？引力透镜来帮忙

在现代的广义相对论中，黑洞是宇宙空间中存在的一种天体。黑洞的引力很大，使得视界内的逃逸速度大于光速，也就是说，在黑洞里，即使光也无法逃脱，所以黑洞无法被直接观测到。那么怎样才能在茫茫宇宙中探测到黑洞呢？这似乎有点像在煤窖里寻找一只黑猫。幸好，科学家找到了一些办法，“引力透镜”就是其中之一。那么，什么是引力透镜呢？

黑洞模拟图 （图片来源：中国新闻网）

我们知道光线通过玻璃透镜会偏转，宇宙线也与此类似。《人民日报海外版》介绍，宇宙线在通过大质量的物质团或天体周围时会发生偏转，这就是引力透镜现象。而通过宇宙线的偏转，科学家可以反过来推测出某些宇宙物质或天体，比如暗物质、黑洞等。

其实，引力透镜并不是什么新鲜事，人类对它的研究已经历了整整一个世纪。据《科技日报》报道，爱因斯坦在1915年提出的广义相对论让人类对宇宙的认识发生了革命性变化。广义相对论中有一个非常重要的预测：距地球较近的星球会如同放大镜一般扭曲来自它身后遥远星球的光线，出现所谓“引力透镜”现象。1919年，英国科学家在日全食观测中验证了这一预测的正确性。但在1936年，爱因斯坦补充说，由于星球相距遥远，所以“没有直接观测到这种现象的希望”。

但爱因斯坦或许没有想到，在广义相对论提出100年之后，这种“没有直接观测到这种现象的希望”却成为现实。据《科技日报》报道，美国科学家成功地运用“引力透镜”理论确定了一颗白矮星的质量。

那么，如何利用“引力透镜”理论探测黑洞呢？据新华网报道，虽然人类不能直接看见黑洞，但黑洞也是一种大质量天体，所以远方天体发出的光线在黑洞附近会被弯曲，黑洞扮演了引力透镜的角色。事实上，哈勃空间望远镜已经拍摄到了很多这样的例子：来自遥远背景星系的光线在途经前方星系或者黑洞产生的引力场时，会发生扭曲而变成弧形，甚至变成圆环形状。天文学家认为，引力透镜不仅能让我们了解到遥远宇宙（背景星系）的情况，还可以帮助我们研究黑洞的信息。（赵鹏）

本文由北京天文馆副研究员詹想进行科学性把关。