星星会消失在黑洞还是撞到地面？ 一个新的测试答案

虽然有许多关于黑洞的理论，但奇怪的传说的主要原因是，所有的黑洞都有事件的视野 - 粒子落入的单向膜，永远不会返回。 爱因斯坦的广义相对论说，所有的黑洞都有一个事件的地平线，没有什么，甚至没有光线可以逃避这些非常密集的物体的引力拉动。

但有些人对这些事件视野的存在提出了疑问。 现代黑洞理论的建筑师史蒂芬·霍金（Stephen Hawking）在2014年写了一篇论文，认为事件层面与量子理论是不相容的。 他反而提出了一个更为温和的“明显的视野”，只能暂时保持事物和精力。

 

这位艺术家的印象表明，一颗星星穿过位于星系中心的超大质量黑洞的事件地平线。
信用：Mark A. Garlick / CfA

另一个提出的事件层面的替代方案是“硬表面理论”，这表明黑洞内的物质被粉碎成坚实的表面而被破坏。 黑洞不是一个没有表面积的奇异物，而是一个具有坚硬表面的巨大的物体，被拉近的物质 - 如星星 - 实际上不会落入一个黑洞，而是击中这个坚硬的表面并被毁坏。 如果是这样，碰撞应该会产生大量的光。

但如果事件层层确实存在，则不会有闪光。 相反，事情刚刚完全消失。

这是两位艺术家印象中的第一个，它们在一个星系的中心显示了一个巨大的，巨大的球体，而不是一个超大质量的黑洞。在这里，一颗星星朝向球体的硬表面移动，然后砸进球体的硬表面，甩出碎片。冲击加剧了现场的碰撞。信用：Mark A. Garlick / CfA
有两种可能的方式来测试事件平面理论与硬表面理论。一个是黑洞的直接成像，天文学家希望通过事件地平线望远镜来完成，这是世界各地的望远镜，目前正在对两个超大质量的黑洞进行观测。
但德克萨斯大学奥斯丁分校和哈佛大学的一群天文学家不想等待“事件地平线望远镜”数据，并采用另一种方法来评估黑洞的基本原理。他们说，他们在“皇家天文学会每月通知”杂志上发表的一篇文章中描述的结果，构成了爱因斯坦理论的另一个成功的验证。
德克萨斯大学奥斯丁分校天体物理学教授帕万·库马尔（Pawan Kumar）说：“我们这里的重点是将事件视野的这个想法变成一个实验科学，并确定事件层面是否真的存在。”声明。 “我们的动机并不在于确定有一个坚硬的表面，而是推动知识的界限，并找到具体的证据，确实是黑洞周围的事件。

在第二个艺术家的印象中，一颗星星与之相冲突后，显示出一个巨大的星系中心。 这种事件产生了大量的热量和球体亮度的剧烈增加。 从星系中心缺乏观察这样的闪电意味着这个假设的情景几乎完全排除在外。
信用：Mark A. Garlick / CfA

Kumar，研究生文彬璐，以及哈佛史密森天体物理中心理论家Ramesh Narayan，了解到当一颗星星撞到附近星系中心的超大质量物体的硬表面时，望远镜会看到什么？气体将包围物体，闪耀数月甚至数年。
当他们知道要找什么，研究人员估计星星落入超大质量黑洞的速度，以确定这闪光的频率应该是可见的。
“我们估计星星落在超大质量的黑洞上，”卢说。 “几乎每一个星系都有一个，我们只考虑了最大的太阳能群，其中大约有一亿个太阳能群，其中大约有一百万个是地球数十亿光年。”
相关：黑洞如何碰撞和合并开始解开的奥秘
该小组考察了夏威夷1.8米Pan-STARRS望远镜的档案资料，该数据库最近完成了一项为期三年的项目，在寻找“瞬态”的同时寻找北半球的一半天空 - 远程发光一阵然后褪色。他们的目标是找到具有预期的光标签的瞬态，一个星星落在超大质感物体上并击中一个坚硬的表面。
“考虑到星空落在黑洞上，附近宇宙黑洞数量密度，我们计算了在三年的运行期间，Pan-STARRS应该检测到多少瞬态。” “事实证明，如果硬表面理论是真实的，它应该检测到超过10个。”
但他们发现...什么都没有。没有物体显示出将显示硬表面理论证据的预期光标签。该团队表示，这项未找到的内容有助于证明事件层面是真实的，当事情层面陷入黑洞时，这一事实将彻底消失。
Narayan说：“我们的工作意味着黑洞中的一些，也许所有的黑洞都有事件的视野，而且这些物质真的从可观察的宇宙中消失，当被拉入这些异乎寻常的物体时，正如我们预料的那样。 “广义相对论已经过了另一个关键的考验。”
当然，没有研究者对一次测试感到满意。该团队希望通过更大的望远镜继续研究：目前在智利正在建设的8.4米大型天文观测望远镜（LSST）。像泛STARRS一样，LSST将随着时间的推移对天空进行反复调查，显示出更敏感的瞬变。
但与此同时，请留意今年晚些时候的地平线望远镜的成果。