专家对黑洞的研究
被黑洞吸附的物质会产生X射线，X射线又会刺激其中的大量化学元素发出具有独特线条(颜色)的X射线。分析这些线可以帮助科学家更多地了解黑洞附近等离子体的密度、速度和成分。
在这个过程中，铁起到了非常关键的作用。虽然铁在宇宙中的含量不如更轻的氢和氦丰富，但它可以更好地吸收和重新发射X射线，发射的光子因此比其他更轻的原子发射的光子具有更高的能量和更短的波长(使它们具有不同的颜色)。
铁发出的x射线在穿过黑洞周围的介质时也会被吸收。在这种所谓的光电离过程中，铁原子通常会经历多次电离，其中所含的26个电子中有一半以上会被去除，最终产生带电离子，这些离子会聚集成等离子体。研究人员可以在实验室重现这一过程。
实验的核心是马克斯·普朗克核物理研究所设计的电子束离子阱。在这个离子阱中，铁原子被强电子束加热，从而被电离14次。实验过程如下:一团铁离子(只有几厘米长，细如头发丝)在磁场和电场的作用下悬浮在超高真空中，同步加速器发出的X射线的光子能量被超高精度单色仪选择，作为一束细而集中的光束加到铁离子上。
实验室测得的谱线与钱德拉X射线天文台和牛顿X射线望远镜观测到的结果相吻合。换句话说，研究人员在地面实验室中人工制造了太空中的黑洞等离子体。
这种新颖的方法将带电离子的离子阱与同步辐射源结合起来，使人们能够更好地了解黑洞周围的等离子体或活动星系核。研究人员希望EBIT分光镜与更清晰的第三代(同步辐射源PETRA)和第四代(X射线自由电子激光XFEL)X射线源的结合，能给这一研究领域带来更多新鲜的活力。美国制造了一个“人造黑洞”
2005年3月，美国布朗大学物理学教授Horatie Nastasi创造了地球上第一个“人造黑洞”。美国纽约布鲁克海文实验室(Brookhaven Laboratory)于1998年建造了20世纪世界上最大的粒子加速器，以接近光速的速度碰撞金离子，产生高密度物质。虽然这个黑洞很小，但它具有真实黑洞的许多特征。纽约布鲁克海文国家实验室的相对重离子对撞机可以使大原子的核子(比如金核子)以接近光速的速度相互碰撞，产生相当于太阳表面温度3亿倍的热能。纽约布鲁克海文国家实验室的纳斯塔西根据原子撞击原理制造的发光火球，具有天体黑洞的显著特征。比如一个火球可以吸收10倍自身质量左右的粒子，这比所有量子物理推测的火球可以吸收的粒子数量还要多。
人造黑洞的想法是由加拿大不列颠哥伦比亚大学的威廉·安陆教授在20世纪80年代首次提出的。他认为声波在流体中的表现与光在黑洞中的表现非常相似。如果一种流体的速度超过了音速，那么这种流体中实际上已经建立了一个人造黑洞。然而，莱恩哈特博士打算建造的人造黑洞无法像真正的黑洞一样“吞噬周围的一切”，除了光，因为它们缺乏足够的引力。然而，纳斯塔斯教授制造的人造黑洞已经可以吸收一些其他物质。因此，这被认为是黑洞研究领域的重大突破。
欧洲“人造黑洞”
2008年9月10日，随着第一束质子束流通过对撞机，欧洲大型强子对撞机正式启动。
欧洲大型强子对撞机(LHC)是2013之前世界上最大最高能的粒子加速器。它是一种加速质子碰撞的高能物理设备。它位于瑞士日内瓦郊区欧洲核子研究中心(CERN)的粒子加速器和对撞机内，用于国际高能物理研究。该系统的第一负责人是英国著名物理学家‘林恩·埃文斯’，他首次构想并领导制造了大型强子对撞机，被外界称为‘埃文斯原子能’。
当比我们太阳大的特定恒星在生命的最后阶段发生爆炸时，自然界就会形成黑洞。他们在一个很小的空间里集中了很多物质。假设在大型强子对撞机中质子碰撞过程中形成微小黑洞，每个质子的能量相当于一只飞行的蚊子。天文黑洞比大型强子对撞机能产生的任何东西都要重。按照爱因斯坦相对论描述的引力性质，大型强子对撞机是不可能产生微小黑洞的。但是一些纯理论预言大型强子对撞机可以产生这种粒子产物。所有这些理论都预测大型强子对撞机产生的这种粒子会立即分解。因此，它产生的黑洞将没有时间集中物质并产生可见的结果。
中国的人造电磁黑洞
中国科学家创造了首个“人造电磁黑洞”
2009年6月5438+10月65438+5月，《科学》杂志宣布，世界上首个能够吸收电磁波的微波人造黑洞在中国东南大学实验室诞生。然而，这个小小的“黑洞”不仅会毁灭世界，还会帮助人们更好地吸收太阳能。
人们对黑洞很好奇，但他们从来不希望任何黑洞靠近自己或我们的星球。一些科学家在他们自己的实验室里创造了一个“迷你”黑洞。
《科学》杂志2009年6月5438+10月65438+5月在介绍这种“人造黑洞”时，建议人们可以把这种“黑洞”放在上衣口袋里。
创造“人造黑洞”的是中国东南大学的一个研究小组，崔铁军教授和程强教授是最重要的两位研究人员。
“其实我们制造的黑洞并不是严格意义上的黑洞。”在接受《外滩画报》采访时，程强教授告诉记者。
实验室里的“人造黑洞”的目的当然不是为了把一个吞噬一切的“魔鬼”装进自己的口袋。据程强介绍，东南大学毫米波国家实验室存在的“人造黑洞”实际上是一个模拟装置。这个模拟装置可以吸收微波波段的电磁波，将来还可以吸收光。
但除此之外，它不能吸收任何实质性的东西。“它只吸收电磁波，不吸收能量。”程强告诉记者。
这是一个不危险的“黑洞”。不仅如此，这个装置将来还可以用来收集太阳能。在这方面，“人造黑洞”将比世界上任何一种太阳能电池板都更有效率。
一些物理爱好者甚至为这种全新的装置设计了一些新功能，比如将其安装在飞船内的太阳帆上，或者吸收空气中散射的电磁波。因为手机和无线网络的普及，这种看不见的电磁波据说已经侵犯了我们的健康，成为新的污染。
但是，制造“黑洞”的研究人员从来不会想那么多。崔铁军和程强正在继续的是如何将实验室里的设备变成原型并“实现工程化”。
面对关于“人造黑洞”的各种讨论，程强认为，“结果发表后，被许多国际媒体转载和评论，这确实让我们大为惊讶。从我们个人的角度来说，我们只觉得这是一份更有意义的工作。
实验室中的“黑洞”
“崔鹤成这么快就造出了‘人造黑洞’，我觉得很惊讶！”看到这个研究成果后，纳里·马诺维说。
叶夫根尼·纳里马诺夫(Evgenii Narimanov)是美国印第安纳州西拉斐特市普渡大学的教授。
年初，他和合作者亚历山大·基尔迪舍夫(Alexander Kildishev)一起发表论文，提出了制造小型“黑洞”的理论和设计方案。
他们的想法是模拟黑洞的一些性质，让出现在“人造黑洞”附近的放射性物质被吸引，然后螺旋进入“黑洞”的中心。
"我们确实受到了他论文的启发，但研究本身是由我们自己完成的。"程强告诉记者。
他们之所以能这么快把它变成现实，是因为他们的实验室一直从事这项研究，在理论和实验两方面都积累了多年的经验，他们自己的很多独到的想法都用在了实验中。
然而，虽然被称为“黑洞”，但纳里马诺维启发的“黑洞”与宇宙中真正存在的黑洞有很大的不同，而且这种不同不仅仅体现在质量的大小上。两个“黑洞”的原理其实是不一样的。
宇宙中的黑洞由于其巨大的质量可以吞噬一切，而实验室中的“黑洞”实际上是基于光波被吸进宇宙黑洞时的性质，模拟的仪器可以使光波产生类似的扭曲，并在接近时被吸引。
换句话说，两种“黑洞”都能让附近的光波有相似的“结局”，只是光波遇到的东西不同。
而东南大学实验室的“黑洞”只适合某些微波频率，比如人们常用的通信频率，比如GSM、CDMA、蓝牙。需要进一步研究来吸引光波，因为光波的频率更短，要设计的“人造黑洞”的尺寸更小。中国科学院国家天文台研究员刘继峰领导的国际团队在国际上首次成功测量了极亮X射线天体的黑洞质量，在该领域取得重大突破，将增强人们对黑洞及其周围极端物理过程的认识。研究成果于2003年10月28日发表在国际权威杂志《自然》上，20165438。自20世纪90年代以来，天文学家在遥远的星系中发现了一批X射线光度极高的天体，它们可能是人们一直在寻找的中等质量黑洞，也可能是具有特殊辐射机制的几个或几十个太阳质量的恒星级黑洞。国际天文和天体物理学界对此一直难以定论。因为这样的天体离我们非常遥远，通常有几千万光年，X射线照射黑洞吸积盘造成的光污染也非常强烈，测量起来极其困难。
刘继峰团队选取了有特色的天体目标，成功为美国夏威夷州的8米大型双子座望远镜和10米凯克望远镜申请了20小时的观测时间。在三个月的时间跨度内，对螺旋星系中的X射线极亮源M101ULX-1进行了研究，确认其中心天体是一个质量与恒星相当的黑洞。这个黑洞和伴星形成的黑洞双星系统位于2200万光年之外，是迄今为止人类发现的最远的黑洞双星。2001 1 10月，英国圣安德鲁斯大学著名理论物理学家乌尔夫·莱恩哈特宣布，他和其他英国研究人员将在实验室制造一个黑洞，当时没有人感到惊讶。然而，俄罗斯《真理报》近日披露了俄罗斯科学家的预测，黑洞不仅可以在实验室中制造，而且50年后，能量巨大的“黑洞炸弹”将使人类害怕的“原子弹”相形见绌。
人造黑洞的想法是由威廉·安陆教授提出的。他认为声波在流体中的表现非常类似于光在黑洞中的表现。如果一种流体的速度超过音速，那么这种流体中实际上已经建立了一种人造黑洞现象。然而，莱恩哈特博士打算制造的人造黑洞不能像真正的黑洞一样“吞噬周围的一切”，除了光，因为它缺乏足够的引力。
俄罗斯科学家亚历山大·托里·蒙科(Alexander Trophy Monko)认为，可以吞噬一切的真正宇宙黑洞也可以在实验室中“制造”出来:一个核大小的黑洞，其能量将超过一个核工厂。如果有一天人类真的造出了黑洞炸弹，那么黑洞炸弹爆炸产生的能量将相当于几颗原子弹同时爆炸，至少可以造成6543.8+0亿人死亡。“20111 2月，一个国际研究小组利用欧洲南方天文台的“甚大望远镜”发现，一个星云正在接近银河系中心的黑洞，并将被它吞噬。
这是天文学家首次观测到黑洞“捕获”星云的过程。观测表明，这个星云的质量大约是地球的三倍，其位置已经逐渐接近“人马座A星”黑洞。这个黑洞的质量大约是太阳的400万倍，是离我们最近的大型黑洞。研究人员认为，到2013年，这个星云将非常接近黑洞，可能会逐渐被黑洞吞噬。
此外，黑洞并不是真正的行星，而是一个几乎空无一物的天空。黑洞是宇宙中物质密度最高的地方。如果地球变成一个黑洞，它只有大豆那么大。原来黑洞里的物质并不是均匀分布在这个天空区域，而是集中在天空区域的中心。这个中心有很强的引力，任何物体都只能围绕这个中心的外围游动。一旦不小心越界，就会被强大的引力拖向中心，最终化为粉末，落到黑洞中心。因此，黑洞是名副其实的太空恶魔。
黑洞中只有三个物理量有意义:质量、电荷和角动量。1973年，霍金、b .卡特等人严格证明了黑洞的无毛定理:“无论是哪种黑洞，它们的最终性质只由几个物理量(质量、角动量和电荷)决定”。即黑洞形成后，只剩下这三个不能变成电磁辐射的守恒量，其他信息(“头发”)全部丢失。黑洞几乎没有形成它的物质的复杂性质，也没有前体物质的形状或成分的记忆。于是“黑洞”一词的发明者惠勒开玩笑地将这一特征称为“黑洞无毛”。
对于物理学家来说，黑洞或方糖是一个极其复杂的物体，因为对它们的完整描述，包括它们的原子和核结构，需要数亿个参数。相比之下，研究黑洞外部的物理学家就没有这个问题。黑洞是一个极其简单的物体。如果我们知道了它的质量，角动量和电荷，我们就知道了它的一切。黑洞几乎不保留形成它的物质的任何复杂特性。它对前体物质的形状或成分没有记忆，只有质量、角动量和电荷。简化复杂性可能是黑洞最基本的特征。60年前，有关黑洞的大多数术语的发明者约克·惠勒(York Wheeler)将这一特征称为“黑洞无毛”。白洞是广义相对论预言的特殊天体，与黑洞相反。类似于黑洞，白洞有一个封闭的边界，聚集在白洞内部的物质只能通过边界向外运动，而不能反方向运动，也就是说白洞只向外部输出物质和能量。白洞是一种强引力源，能把周围的物质吸到边界形成物质层。但是白洞还是一个理论模型，还没有得到观测的证实。
说它“黑”，就是说它像宇宙中的无底洞。任何物质一旦掉进去，似乎都逃不掉。因为黑洞里的光无法逃逸，我们无法直接观测黑洞。但它的存在可以通过测量它对周围天体的作用和影响来间接观察或推断。据英国《新科学家》杂志报道，天文学家声称已经探测到宇宙中最大质量的黑洞，其质量是太阳的654.38+08亿倍。同时，通过对这个巨大黑洞旁边的一个小黑洞的观测，天文学家用强大的引力场证实了爱因斯坦的相对论。
宇宙中最大的黑洞是之前天文学记录的最大黑洞的6倍。它的质量非常大，相当于一个小星系。它距离地球35亿光年，形成于OJ287类星体的中心。类星体是极其明亮的恒星，它们的物体会不断螺旋成一个大黑洞，并释放大量辐射。不过很特别的是，OJ287类星体除了包含一个稍小的黑洞外，还包含两个黑洞。这种恒星组合使天文学家能够更准确地“称量”宇宙中最大的黑洞。这个较小的黑洞质量是太阳的1亿倍，它围绕着较大的黑洞运行，每个周期需要12年。两个黑洞之间的距离非常近，小黑洞绕行一周可以与大黑洞周围的物质碰撞两次，每次碰撞都会导致OJ287类星体突然变亮。根据爱因斯坦的相对论，当一个小黑洞运行时，它会旋转或者产生推进力，这样两个黑洞之间的距离就会越来越近。这种现象仍然存在于太阳系和水星轨道之间，尽管水星轨道的比率很低。从热力学的角度来看，时空也被认为是全息图。根据全息原理，它与给定面积内的表面积有关，也可以进一步解释为热力学的时间方向。由于过去和未来全息屏幕面积增加的方向不同，时间的方向可以对应两种不同类型的全息屏幕。
2016年，科学家杰西·安辰预测黑洞可能处于静止的时间状态。