黑洞也有“心跳”？科学家发现怪异现象，黑洞在发出周期性信号
笔者 东邪
如果说哪一种天体是宇宙中最特殊、最神秘的天体，很多人的答案应该是黑洞。虽然这种天体的名字我们在新闻媒体、社交平台上听过不少次，但它对于人类来说还是保持着相当高的神秘感，因为目前人类能够探测到黑洞存在的方法很有限，对黑洞的探测和研究很大程度上都是基于科学理论，因此未来人类在探索黑洞方面还有很长的路要走。
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尽管人类掌握黑洞的信息并不多，但随着科学家发现黑洞的一些特殊现象，逐渐掌握一些观测黑洞的方法。比如在2017年4月的时候，一个国际科学组织首次公布了黑洞的图片。据了解，这些图片的主角是来自M87星云的黑洞，科学家经过两年的数据处理才让公众看到黑洞的真实面貌。
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实际上早在2007年的时候，有欧洲科学家在人造卫星的帮助下探测到黑洞发出的持续性辐射。经研究该辐射持续了1小时左右，而且信号频谱具有周期性振荡的特点，科学家将它比喻成黑洞的“心跳”。那么黑洞的“心跳”是怎么形成的？它的发现对于研究黑洞来说有何帮助？
黑洞是如何形成的？
黑洞这个概念最早是由上世纪著名物理学家爱因斯坦、施瓦西等人联合提出来的，但由于缺乏探测设备和技术，再加上当时天体物理理论的发展出现了瓶颈，因此黑洞一直是一种猜想。70年代之后，越来越多科学家对黑洞的研究促成了黑洞理论体系的建成，让世人逐渐弄清楚黑洞的起源和发展脉络。
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黑洞的起源要先从恒星的起源开始讲起，因为黑洞就是由恒星演化而来的。上百亿年前宇宙中的原恒星星云分别形成小质量恒星和大质量恒星，前者经过演化变成红巨星，最后的终点是白矮星。后者由于质量超级巨大，中期演化成红超巨星，然后通过超新星爆发演化成中子星或黑洞。
简而言之，黑洞是由大质量恒星发生坍塌后形成的。任何恒星的起始阶段都只含有氢元素的粒子，然后这些粒子无时无刻不在极高温、极高压的环境下相互碰撞，最后产生了核聚变反应。所谓的核聚变反应，指的是两个氢原子结合成一个氦原子的过程。不仅仅是氢原子可以参与反应，反应生成的粒子还可以继续参与反应，因此形成了核聚变的链式反应。
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核聚变在进行过程中会释放出超强的能量，这些能量与恒星的万有引力相互抗衡，以维持恒星的结构稳定。但随着生成的元素越来越重，核聚变释放的能量越来越少，当核聚变进行到生成铁元素时，恒星内部就不再具有足够的能量来抗衡自身的万有引力，这时候就会引发恒星坍缩。对于小质量恒星来说，坍缩的结果就是中子星。对于大质量恒星来说，坍缩的结果可能是黑洞。
黑洞的“心跳声”是怎么发出的?
科学家第一次发现黑洞的“心跳声”是在2007年，当时在欧洲宇航局的“XMM-牛顿”卫星的帮助下，他们发现了一个黑洞持续一小时发出了X射线辐射。这种情况在以往的黑洞观测中是从未出现过的，因此科学家们密切关注该信号的情况。后来通过对X射线辐射进行频谱分析，他们发现该信号最明显的特点就是周期震荡。
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最后因为探测路径被太阳挡住了，信号也就中断了。原本欧洲的科学家认为这次发现可能是史上的唯一一次，但没想到11年后他们再次在XMM-牛顿卫星、雨燕卫星、核光谱望远镜阵列的帮助下再次发现了该黑洞的周期震荡信号，而且信号的频谱幅度更高了。科学家将黑洞的这种特殊信号比喻成它的“心跳”，那么这种“心跳”是怎么产生的呢？
对此科学家表示，他们是通过监测黑洞的吸积盘发现了黑洞的周期性震荡信号，因此他们推测信号的形成与吸积盘有关。在2017年首次拍摄到的黑洞照片中，人们看到的黑洞类似一个“甜甜圈”，而甜甜圈能看到的部分就是黑洞的吸积盘。由此可知，吸积盘是一种圆盘状结构，它是外界物质被黑洞吸引后形成的。
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目前科学家已经在同一个黑洞中发现了两次周期性震荡信号，这说明黑洞也能像其他天体一样释放出一些特殊信号，这些信号的本质就是宇宙辐射。科学家表示，通过对黑洞的“心跳”进行深入研究，有望获得与黑洞相关的关键信息，例如物质尺度和结构等。
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