物理学家目前正处于有关黑洞新知识的黄金时代。自2015年以来，研究人员已经能够使用激光干涉仪引力波天文台（LIGO）直接从合并黑洞中获取信号，而像事件地平线望远镜（EHT）这样的天文台则产生了黑洞阴影的第一张图像。今年也不例外，一系列令人兴奋且独特的结果为我们扩大了黑洞的视野。在这里，我们看一下2020年一些最壮观的黑洞发现。
似乎是为了证明今年对黑洞研究来说是伟大的一年，科学的最高成就诺贝尔奖于10月颁发给三位物理学家，他们的工作阐明了这些神秘的宇宙实体的生活。英国牛津大学的罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）获得了该奖项的一半，因为“发现黑洞形成是对广义相对论的有力预测””，而UCLA的Andrea Ghez和波恩大学和马克斯·普朗克外星物理研究所的莱因哈德·根泽尔（Reinhard Genzel）共同分享了另一半，“目的是在我们银河系的中心发现一个超大质量的紧凑物体”。自1903年的居里夫人，1963年的玛丽亚·歌珀特·梅耶尔和2018年的唐娜·斯特里克兰之后，盖兹还是有史以来第四位获得诺贝尔物理学奖的女性。
LIGO及其欧洲同行处女座通过引力波观察到黑洞，这是大块物体振动时所散发出的时空结构中的巨大涟漪。这些设施已经积累了许多令人印象深刻的发现。但是在五月，合作宣布它发现了有史以来最大的黑洞碰撞，其中一个质量是太阳质量的85倍，另一个质量是太阳质量的66倍，它们一起撞击形成一个黑洞，质量是太阳质量的142倍。除设置记录外，该发现是中量级黑洞的所谓“禁止”区域中的第一个发现。尽管天文学家已经看到了与我们太阳大小差不多的小黑洞，并且知道在银河系中心存在着数百万倍太阳质量的巨大黑洞，但之前没有人发现过这种黑洞的证据。它们的确切形成方式仍然是科学家们正在努力揭开的谜团。
至于理论上它本身可能会坍塌并形成黑洞。尽管物理学家仍然不知道这些被称为原始黑洞（PBH）的实体是否存在，但他们最近一直在思考如果存在的话。几篇论文（包括11月发表的论文）表明，这些黑洞（其中一些比正在垂死的恒星形成的黑洞小）可以想象组成暗物质，这是一种未知物质，会在整个宇宙中产生引力影响。目前正在进行实验以寻找PBH，并证明或驳斥它们的存在。
如果您将位于银河系中心的巨大黑洞变成了11个，该怎么办？这就是研究人员在9月份的论文中提出的，讨论了“惊人的大黑洞”或SLAB的可能性。这些实体的重量至少是太阳质量的1万亿倍，比目前已知的最大黑洞大10倍，这是一个拥有660亿个太阳质量的野兽，名为TON618。某些SLAB可能是在早期宇宙中形成的，它们是另一类原始的黑洞，这意味着我们也许能够看到它们在宇宙微波背景上的烙印，这是我们宇宙只有380,000年前的一小片残骸。如果有一个SLAB进入我们之间，可以通过寻找它们扭曲遥远恒星光的方式来发现其他人。该概念目前仍是假设的，但引起了越来越多的关注。
LIGO和处女座仪器检测到的大多数黑洞二重奏的质量大致相同。但是在四月，合作宣布他们已经观察到它最不对称的崩溃。这些物体被砸碎了大约24亿光年，它们的质量分别是我们太阳质量的8倍和30倍。西北大学的引力波科学家克里斯托弗·贝里（Christopher Berry）当时在一篇博客文章中写道： “这大约等于在普通的奥利奥中填充到在Mega Stuf Oreo中的比例。” 这种意外事件被认为非常罕见，以至于引力波设施运行了仅仅几年后就看不到它。这一发现挑战了这些假设，并导致研究人员考虑作为一种解释，它说明了等级合并的可能性，其中一个黑洞与另一个黑洞相撞，然后残留的残渣继续与另一个黑洞合并。
当一个巨大的物体离黑洞一定距离时，那里出现的极端引力会将物体切成长条状的材料，这些材料散落在各处。俗称“意大利面条化”的过程很少见，因为大多数黑洞周围都被一层模糊不清的气体和尘埃云包围着，前餐的the渣以及逃逸的食物被食用。但是到了10月，欧洲南方天文台的天文学家使用超大型望远镜和新技术望远镜设法以前所未有的细节捕捉了一颗恒星的星像。暴力事件，俗称AT 2019qiz，将为研究人员提供有关这些事件的见解，并帮助他们更好地了解重力 在极端环境中。
没有人希望离黑洞太近（请参阅意大利面化条目）。幸运的是，五月看到的宇宙吃豆人与一对伴星HR 6819一起绕轨道运行，与伙伴之间相距天文安全。新发现的黑洞，在望远镜山的南部星座中，从地球潜伏了1000光年比以前的记录保持者近三倍。天文学家不能直接观察到黑洞本身，但是能够根据它对地心引力影响系统中其他两个物体的方式推断出它的存在。通过参考星图并在与孔雀座Pavo星座交界的附近的Telescopium星座中，南半球的天空观察者可以亲眼看到HR 6819系统中的星星。
为了形成黑洞，物质和能量必须坍塌到无限密度的微小点。由于这样的无穷在物理上是不可能的，因此理论家们长期以来一直在寻求解决这种奇怪结果的方法。根据弦理论，它用亚原子的振动弦代替了所有粒子和力，黑洞实际上可能甚至变得更奇怪-基本弦的模糊的像纱线一样的球。十月份的一项研究表明，如果中子星中的原子（实际上不是一堆足够密集以形成黑洞的恒星残余物）实际上是一串弦，那么将这些弦压缩在一起实际上不会形成黑洞，而是绒毛球看起来像上述基本毛线球。这个奇怪的想法尚未完全充实，但它是处理无穷大的一种可能选择。
根据物理学家的说法，每个黑洞都应该被所谓的事件视界所包围-事件一旦进入，就永远不会出来。然而，自从首次提出黑洞以来，研究人员一直想知道事件视界是否绝对必要。是否有可能没有一个黑洞，即所谓的“裸”黑洞？这可能很危险，因为已知的物理定律会在黑洞的事件视界内分解，并且裸露的黑洞不会提供该屏障的保护。尽管大多数理论家认为黑洞是禁止裸露的，但11月份的一篇论文却暗示可能有一种方法可以确定这一点。诀窍是寻找吸盘上的差异，或在进给黑洞时形成的气体和灰尘环，这可能表明裸黑洞和普通黑洞之间存在明显差异。
对于黑洞科学家来说，圣诞节是今年年初。10月，监督LIGO及其欧洲同行处女座的合作发布了丰富的新目录，其中包含2019年4月至2019年9月期间检测到的数十种引力波信号。这39个事件包括许多有趣的发现，例如大规模黑洞合并导致了余下的部分有142个太阳质量，这是质量非常偏斜的事件，质量是太阳的八十倍和三十倍，还有一个神秘的物体，它似乎是一个小黑洞或一个大中子星。研究人员对这些数据感到兴奋，这些数据表明该设施每五天平均收到一个新信号，并计划使用它来更好地了解黑洞合并的行为和频率。
