证明|黑洞为什么能获得2020年诺贝尔奖？它是怎样被证明的？证明|霍金|人马座|2020年|诺贝尔

2020年度诺贝尔物理学奖颁发给了三位对证明黑洞存在做出杰出贡献的科学家，其中一位是在纯理论上证明了黑洞的存在，他就是与霍金共同证明过奇性定理的英国物理学家罗杰·彭罗斯。另外两位则是在观测中发现银河系中心存在超大质量不可见天体的天文学家莱因哈德·根策尔和安德莉娅·盖兹。
【证明|黑洞为什么能获得2020年诺贝尔奖？它是怎样被证明的？】

文章插图
这可谓是理论与观测齐飞。而作为广义相对论最难证明的预言之一，黑洞的身份算是被正式承认了，虽然在颁奖理由中，对银河系中心天体并没有使用“黑洞”这个名称，而是使用“超大质量的致密天体”这种描述，但在给彭罗斯的颁奖理由中是非常明确的用了“黑洞”这个词。
那么为什么诺贝尔奖委员会会在这个时候才承认黑洞这个已经被主流科学家承认多年的天体？很明显是与近年爆发式的各种黑洞相关的重大天文发现有关，这些来自各种观测手段，各个观测团队的观测结果都不容置疑地证明了黑洞的真实存在！所以我们下面老盘点一下这些年我们一起看到过的黑洞。

文章插图
天鹅座X-1射线源
这是最早发现黑洞的间接证据了，上世纪60年代中期，天文学家在天鹅座发现了6000光年外一个不断发射X射线的双星系统，根据观测确定它们其中之一是一颗质量为20-40倍太阳质量的恒星，按照其光度，它不会是X射线的发射源，而X射线源一个是它的伴星，但这颗伴星几乎是不可见的，但根据轨道运动推测其质量约为太阳的8.7倍，但这颗伴星在可见光和无线电波段都基本上不可见，这样的质量在可见光波段却不可见，科学家由此判断它是一个致密天体，当时理论上已知的致密天体又白矮星、中子星和黑洞，按照其8.7倍的太阳质量，理论上判断是一个黑洞。据说霍金为此与好友基普·索恩（稍后还有他，这里不做介绍）打赌，霍金故意说那里不是黑洞，这样他如果赢了，就获得赌注，如果输了，他毕生研究的黑洞就被证明存在，他同时会成为最大的赢家！精明的霍金最后承认输掉了赌局，而自己则成为了黑洞研究的第一权威。

文章插图
银河系中心超大质量不可见天体
虽然天鹅座X-1被霍金以承认落败的方式宣告为黑洞，但毕竟那不是一个非常有力的直接证据，因此，在很长时间里，人们都依然认为黑洞尚未被证实。在几年前，还有很多人持这样的观点，不过我那时就指出，黑洞已经被观测证实了！不是天鹅座X射线源，而是银河系中心黑洞！