愛因斯坦笑了！人類第一次直視黑洞「死亡地帶」　真相竟藏在萬光年外

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▲黑洞從伴星吸取物質，形成一個圍繞黑洞旋轉的圓盤，然後落入黑洞。(圖/翻攝自推特)

愛因斯坦的引力理論再次獲得實證支持。根據最新一項由英國牛津大學領導的研究團隊所發表的報告，天文學家首度在距離地球約一萬光年的黑洞系統中，觀測到所謂的「暴跌區」（plunging region），也就是物質無法再維持穩定軌道、最終墜入黑洞的臨界區域，證實了愛因斯坦廣義相對論中的預測。該研究於5月16日刊登於《王家天文學會月刊》（Monthly Notices of the Royal Astronomical Society），主要作者為牛津大學物理系研究員安德魯‧穆默里（Andrew Mummery），他指出，「我們一直忽略這個區域，因為我們沒有數據。但現在我們知道了，我們無法以其他方式來解釋。」

此次研究聚焦於名為MAXI J1820+070的黑洞系統，該系統由一顆質量小於太陽的恆星與一個質量約為七到八個太陽質量的黑洞組成。研究團隊運用美國國家航空暨太空總署（NASA）兩項X射線觀測設備──繞地運行的核光譜望遠鏡陣列NuSTAR及設置於國際太空站上的中子星內部成分探測器NICER，進行數據蒐集，追蹤恆星所釋放的熱氣體等離子體如何被黑洞引力吞噬。穆默里形容，「在這些黑洞周圍，有大的軌道物質盤來自附近的恆星。大部分是穩定的，就像一條河流，而『暴跌區』就像瀑布的邊緣，所有支撐都消失了，你就一頭栽倒了。」

這個過去從未被實際觀測到的「暴跌區」，如今終於浮出檯面。雖然黑洞周圍穩定流動的氣體盤（即所謂的「河流」）已為天文學界熟知，但此番首次取得的「瀑布」證據，象徵著觀測技術的一大突破。穆默里進一步表示，在「暴跌區」，光仍可逃逸，但物質會受到黑洞強大重力的影響而無法回頭。這個極小但關鍵的區域，位處黑洞邊緣，因此能提供最多與黑洞相關的資訊，有助於科學家深入了解黑洞的形成與演化機制。

事實上，這並非黑洞首次印證愛因斯坦理論。早在2019年，首張黑洞照片便支持了廣義相對論的核心假設，即引力是物質使時空彎曲的結果。此外，包括引力波與通用速度極限在內的其他預測，也陸續獲得驗證。馬里蘭大學帕克分校的天文學教授克里斯托弗‧雷諾茲（Christopher Reynolds）在接受CNN訪問時表示，這項發現將使天文學家得以更精準地建構黑洞周圍物質行為的模型，例如測量黑洞的旋轉速度。儘管雷諾茲並未參與這項研究，但他強調，找到「暴跌區」的直接證據，是黑洞觀測史上的一大步。