笔者 龙葵草
在正式拍摄到黑洞的真实样貌之前，人们对黑洞样貌的想法是基于电影《星际穿越》里描绘的那样，黑洞是一个明亮的圆环，但真实的黑洞照片看起来更像是一个甜甜圈。这张照片是一个国际团队在2017年利用世界8台射电望远镜收集到的数据，然后耗费两年时间进行分析得到的结果，这也是人类首次拍摄到黑洞的真实样貌。
实际上早在2007年的时候，欧洲科学家就利用XMM-牛顿卫星发现了一个黑洞，并且探测到它所释放出的X射线是一个周期性震荡信号，后来科学家们想要长期追踪该信号时，太阳的出现阻断了观测路径，因此该研究中断了几年。直到2018年，有科学家再次利用XMM-牛顿卫星去探测，并且联合了其他阵列望远镜，发现当年的X射线信号仍然存在。
参与研究的科学家将该X射线信号看作是黑洞的“心跳”，因为它就像人体内心脏的跳动一样，都象征着运动的持续，哪一天人的心脏不再跳动了，那么生命就消失了。同样的道理，哪一天黑洞的X射线再也无法被检测到了，它也面临终结的命运。那么黑洞为什么会产生“心跳”呢？它的发现有什么研究意义？
黑洞是如何形成的？
在了解以上所提出的问题之前，我们首先需要对黑洞的形成有大概的了解。爱因斯坦提出广义相对论之后，有多位科学家对该理论进行了完善，形成了“现代广义相对论”。在该理论中，黑洞是宇宙中真实存在的天体，根据黎曼曲率张量理论，黑洞的存在是由奇点和周围的时空构成的。第一个提出“黑洞”概念的是美国物理学家约翰·惠勒。
同时他首次提出黑洞的中心是一块黑暗的区域，因为那里是它吸引力最强的区域。那么黑洞是如何形成的呢？根据天体物理学理论，一颗超大质量恒星在步入生命末期后，其内部会因为重力原因不断收缩、坍塌和爆炸。在外层的物质不断向内坍缩的过程中，恒星内部的时空也被不断地压缩。聚拢在一起的物质在超强压力下形成密度巨大的物质。
这样的物质堆积到一定程度后就会发生时空扭曲，从而产生超强吸引力，这就是黑洞的形成。从目前的研究情况来看，黑洞拥有全宇宙最强的吸引力，任何进入其视界范围内的物质都无法逃脱它的吞噬，就连光线也是如此，因此人类无法直接通过肉眼观测黑洞的存在，必须借助其他间接的方法。
黑洞竟然有“心跳”？
黑洞的“心跳”只是科学家们给出的形象比喻，它和人类心脏心跳还是存在实质性的差异。根据研究发现，被黑洞吞噬的物质最终会成为吸积盘的一部分。而在被吞噬的过程中，物质会受到黑洞洞口环境的影响，被超强压力挤压，以至于产生有周期性振动的信号。经过2018年那一次多台观测设备的联合探测，最终确定了该振动信号的振幅和频率和人类心跳相似。
传统西医给患者诊断都是通过听诊器来判断体内的情况，这种方法流传至今，也就是说我们的心跳在一定程度上可以反映我们的身体健康情况。那么科学家们可以从黑洞的“心跳”中获得哪些有研究价值的信息呢？参与该研究的科学家表示，他们后期会分析该黑洞释放出的周期性振荡信号，看看该信号是否蕴含与黑洞体积大小、结构等有关的信息。
科学家们如何对黑洞进行观测？
黑洞的“心跳”信号除了可以提供给科学家研究资料之外，它还是科学家们证实黑洞存在的直接证据。由于黑洞拥有极强的引力，导致任何光线都无法通过黑洞反射出去，因此人类无法用肉眼观测它。虽然黑洞无法反射光线，但是它能够主动释放出射线信号，这就成为了科学家们观测黑洞的突破口。
根据研究发现，黑洞的运行存在“喷流”现象，该现象会对外喷射出不同波段的辐射，因此科学家们也可以利用各种波段的辐射光线来对黑洞喷流进行观测。其次，黑洞的吸积盘也会释放出一些宇宙射线，例如X光和紫外线。如果想要更准确地确定黑洞的存在，确定黑洞的大致模样，就必须动用多台不同波段的望远镜来对其进行长期的观测。
还有另一种确定黑洞存在的方法，即观测其周围天体的运行情况。根据广义相对论，宇宙时空和引力之间存在相互作用力，该理论应用到黑洞上就相当于黑洞的存在会影响正常的时空，甚至是扭曲时空。如果黑洞周围恰好有恒星，那么可以通过观测该恒星的运行情况来判断黑洞的情况。
如果这颗恒星的质量大到可以和黑洞形成双星系统，那么场面就更加壮观了。它们在做相对运动的过程中，黑洞会不断吞噬恒星的气团，而恒星气团在高温下会产生多波段辐射，通过观测这些辐射可以确定黑洞的存在。但恒星最终的结果还是被黑洞所吞噬，它的物质将成为黑洞的物质。
如果把恒星换成另一个黑洞，那么两个黑洞的相互作用就会释放出极强的引力波，这一宇宙现象已经在2015年的时候被LIGO引力波天文台证实了。
最后
很多人认为对黑洞的研究犹如大海捞针，最终可能什么也得不到，或者得到的只是对黑洞有限的了解。但实际上对于黑洞的研究已经促进天体物理学的发展，科学家们已经从过去的猜测发展到今天的证实和深入研究。
如果仅从现在的发展趋势来看，研究黑洞确实无法产生巨大的经济利益。但是从长远发展的角度来看，对黑洞的研究将会极大地推动人类文明的进步，让人类文明从一个行星文明升级到星系文明甚至是星际文明。
