2020年度诺贝尔物理学奖颁布给了三位对质明黑洞存在做出精采进献的科学家，此中一位是在纯理论上证实了黑洞的存在，他就是与霍金配合证实过奇性定理的英国物理学家罗杰·彭罗斯。别的两位则是在不雅测中发现银河系中间存在超大质量不成见天体的天文学家莱因哈德·根策尔和安德莉娅·盖兹。
这可谓是理论与不雅测齐飞。而作为广义相对论最难证实的预言之一，黑洞的身份算是被正式认可了，固然在颁奖来由中，对银河系中间天体并没有利用“黑洞”这个名称，而是利用“超大质量的致密天体”这种描述，但在给彭罗斯的颁奖来由中长短常明白的用了“黑洞”这个词。
那么为什么诺贝尔奖委员会会在这个时辰才认可黑洞这个已经被本家儿流科学家认可多年的天体？很较着是与近年爆发式的各类黑洞相关的重大天文发现有关，这些来自各类不雅测手段，各个不雅测团队的不雅测成果都不容置疑地证实了黑洞的真实存在！所以我们下面老清点一下这些年我们一路看到过的黑洞。
天鹅座X-1射线源
这是最早发现黑洞的间接证据了，上宿世纪60年月中期，天文学家在天鹅座发现了6000光年外一个不竭发射X射线的双星系统，按照不雅测确定它们此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成见的，但按照轨道活动猜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根基上不成见，这样的质量在可见光波段却不成见，科学家由此判定它是一个致密天体，那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，理论上判定是一个黑洞。据说霍金为此与老友基普·索恩（稍后还有他，这里不做介绍）赌博，霍金居心说那边不是黑洞，这样他若是赢了，就获得赌注，若是输了，他毕生研究的黑洞就被证实存在，他同时会当作为最大的赢家！精明的霍金最后认可输失落了赌局，而本身则当作为了黑洞研究的第一权势巨子。
银河系中间超大质量不成见天体
固然天鹅座X-1被霍金以认可落败的体例宣告为黑洞，但究竟结果那不是一个很是有力的直接证据，是以，在很长时候里，人们都依然认为黑洞尚未被证实。在几年前，还有良多人持这样的不雅点，不外我那时就指出，黑洞已经被不雅测证实了！不是天鹅座X射线源，而是银河系中间黑洞！
早在上宿世纪70年月中期，天文学家就经由过程射电千里镜确定了银河系中间存在一个较强的射电源，因处在人马座里面，是以标识表记标帜为人马座A*（Sgr A*）。科学家估量那边是一个黑洞，但因为银河系中间四周与地球之间存在大量的星际尘埃，可见光辐射很难穿透出来，对进一步的不雅测造当作极大的坚苦。
直到20年后的1995年，有两个研究团队同时开展对银心（银河系中间）射电源人马座A*的不雅测，以确定其天体性质。这两个团队就是本年配合获得诺贝尔物理学奖的根策尔和盖兹团队。
因为无法经由过程可见光进行不雅测，盖兹选择了最接近可见光的红外波段进行不雅测，红外波段是能经由过程光学千里镜进行不雅测的最长波段，经由过程大口径的光学千里镜可以获得人马座A*四周恒星的光谱，而盖兹利用的是位于夏威夷莫纳克亚山上10米口径的凯克千里镜。获得恒星光谱后，就可以操纵光谱阐发法获得恒星视标的目的速度（又称径标的目的速度）的切确数据。
操纵凯克千里镜，她很快发现了一颗短周期的恒星，编号为S0-2，据不雅测阐发它的公转周期约为16年，沿一个椭圆轨道绕中间一个不成见的天体（人马座A*）公转。当它在2002年颠末近心点时，距离中间的人马座A*仅120个天文单元（1个天文单元=太阳到地球的平均距离，约为1.5亿公里），而最快时其活动速度高达5000km/s,盖兹团队据此推算出此中心天体人马座A*的质量约为太阳质量的400万倍（这个质量值前后悔改好几回，不要在意这些细节……），若是不雅测无误，在这么小规模内（不到120个天文单元）集中了如斯高的质量，而又在红外波段根基看不见，这在理论上似乎只有一种可能——黑洞。
而我们前面说了，是两个团队进行了不异的不雅测，而他们获得的不雅测成果是一致的！是以可以认为不雅测无误，那么结论就是：人马座A*射电源是一个质量约为400万倍太阳质量的超大质量黑洞。尔后续更多恒星的不雅测成果印证了这一点，毫无疑问那就是个黑洞。
所以，其其实盖兹他们发布这个不雅测成果今后，我认为黑洞已经被证实了。但不知为何，这个重大发现那时并没有像后来的引力波一样顿时被授予诺贝尔奖（其实我感觉它自己就是诺贝尔奖级此外重大发现）。也许正因如斯，科学快乐喜爱者群体里依然传播着黑洞只是一种假说的传言。直到另一次的重大天文发现……
聆听时空的琴弦——双黑洞归并引力波
2015年9月14日，一阵13.4亿光年（410百万秒差距）外发出的时空涟漪拂过地球，在LIGO（激光干与引力波天文台）位于美国西海说神聊海岸的汉福德和南海岸利文斯顿两个相距3000km的真空激光干与仪几乎同时记实下了这段时空的琴音，两者接收到旌旗灯号的时候仅相差7毫秒。
按照数值模拟的理论模子比对，这个引力波事务来自两个质量别离为36倍和29倍太阳质量的黑洞归并当作一个62倍太阳质量的黑洞过程中所释放的引力波，引力波的总能量约为3个太阳质量，此次引力波事务中没有发现电磁波旌旗灯号。
此次引力波的周期从30Hz起头被探测到，直到240Hz摆布竣事，这意味着发生引力波的两个天体以每秒15圈-每秒120圈的速度在绕转（每转一圈会发生两个周期的引力波，因为两个黑洞各接近地球偏向一次）！按照理论模子，这两个发生引力波的天体在200公里距离时发生的引力波频率高达100Hz，这意味着它们约每秒配合绕质心扭转50圈，这样，其公转线速度将高达62800km/s摆布，半斤八两于光速的21%！在这么近的距离上以这样高的速度绕转，这两个天体只能是黑洞，没有此外选择了，要知道这200公里只有国际空间站距离海平面的一半。
是以，此次引力波事务的发现再一次毫无争议地证实黑洞的存在。可是，这引力波比对用的理论模子靠谱吗？
引力波模子的最强验证——双中子星归并引力波
在第一次引力波发现后，大师本家儿流存在两种不雅点，一种是引力波会顿时颁布昔时的诺贝尔物理学奖，另一种则认为这个发现还够不着。我那时是第三种不雅点：需要多一个验证，至少得位于欧洲的Virgo引力波探测器也同时测到才算，抱负环境是要其它不雅测手段同时不雅测到引力波事务。因为只有后者才能真正验证理论模子的真实性。
不外这个最终验证来得有点快，在次年8月17日的一次双中子星归并事务让全球所有天文不雅测手段配合验证了引力波模子的真实性。
此次引力波事务几乎同时被LIGO的两个干与仪和Virgo的一个干与仪探测到，并在探测到引力波归并旌旗灯号的1.7秒后，费米伽马射线空间千里镜探测到一次伽马射线短爆，随后，全球列国把从射电、红外、可见光到X射线在内的大量地面和空间千里镜同时瞄准了LIGO和Virgo给出的引力波源地点天区，在所有波段都获得了该引力波事务的电磁旌旗灯号。此次全球性合作的结合不雅测严酷证实了引力波比对模子的准确性，证实了此前的引力波事务确实为双黑洞归并发生，而此次的当作功不雅测也正式开启了多信使天文学！昔时的诺贝尔物理学奖毫无悬念地颁给了LIGO的三位倡议人。
很较着，这个时辰黑洞的存在已经毫无争议了，那首先不雅测并确认银心黑洞的根策尔和盖兹也该发个奖了，不外并没有……
黑洞存在的最终证据——视界面千里镜拍摄到人类首张黑洞照片
时候到了2019年4月，全球多家天文台结合介入的视界面千里镜打算，由别离在全球多个地域的毫米波射电千里镜构成的射电干与阵列，当作功拍摄到了人类首张黑洞照片，黑洞的外形与理论完全吻合，黑洞的存在已经是不容置疑的铁一般事实了。
迟来的诺贝尔奖
至此，根策尔和盖兹的奖也该颁了，但可能因为此时已经错过了诺贝尔奖年度提名的时候，两人再度错掉2019年度的诺贝尔物理学奖，奖项颁给了另一个与天文学相关的宇宙微波布景辐射和系外行星探测，直到本年在所有人的料想之外，诺贝尔奖委员会持续两年颁给了天文学，根策尔和盖兹与证实黑洞理论的彭罗斯配合获得了2020年度诺贝尔物理学奖。故事美满竣事。
但其实近几年的黑洞发现远不止这些，但那些几个月就出一个的黑洞大新闻对此次的颁奖并没有决议性的感化，这篇文章也太长了，所以就不赘述了，有机遇我在另文继续清点。
