黑洞一直是宇宙中最神秘的天体之一，它们强大的引力可以扭曲时空，让光都无法逃脱。然而，科学家们关于这些神秘天体的许多认识可能都是错的。

一项发布于四月刊的《物理评论D》杂志上的新研究指出，黑洞实际上可能是一种完全不同的天体——“类星体”(gravastar)。

“类星体是 2001 年提出的一种假想的星体，可以作为黑洞的替代方案，” 这项研究的共同作者，波兰格但斯克大学的物理学教授 João Luís Rosa 在给 Live Science 的电子邮件中说道，“它们可以被理解为由真空能量或暗能量构成的恒星，这是一种推动宇宙加速膨胀的能量。”

用类星体解决黑洞悖论

1915 年，德国物理学家和天文学家 Karl Schwarzschild 基于爱因斯坦的广义相对论计算，首次预言了黑洞的存在。多年来，天文观测似乎也证实了类似黑洞的天体存在。然而，Schwarzschild 对这些天体的描述存在一些缺陷。

具体来说，黑洞的中心被认为是一个密度无限大的点，称为奇点，黑洞的所有质量都集中于此。但基础物理告诉我们，无限是不存在的，任何理论中出现无限都意味着该理论不准确或不完整。

“这些问题表明黑洞模型要么存在错误，要么是不完整的，发展替代模型势在必行，” Rosa 说，“类星体就是众多替代模型之一。类星体的最大优势是它们没有奇点。”

和普通黑洞一样，类星体也应该是在大质量恒星演化到最后阶段时形成的。当恒星内部的核聚变产生的能量不足以抵抗引力时，恒星就会坍塌成一个密度更大的天体。但与黑洞不同的是，类星体预计没有奇点，它们被认为是由内部的暗能量维持稳定的一层致密物质。

为了弄清楚类星体是否可以替代奇点黑洞，Rosa 和他的同事研究了粒子、辐射和这些假想的类星体之间的相互作用。

他们利用爱因斯坦的理论，研究了如果超大质量黑洞实际上是类星体，那么围绕它们的超热物质会呈现出怎样的特征。他们还仔细研究了“热点”——以接近光速运行的黑洞周围的巨大气体气泡。

他们的研究结果揭示了类星体和黑洞的物质释放之间惊人的相似之处，这表明类星体并不与科学家们对宇宙的观测结果相矛盾。此外，研究小组还发现，类星体本身看起来应该几乎和奇点黑洞一样，也会产生可见的阴影。

“这个阴影并不是因为事件视界捕获了光，而是由一种叫做‘引力红移’的稍微不同的现象引起的。引力红移会导致光在穿越强引力场区域时失去能量，” Rosa 说，“事实上，当来自这些类星体附近区域的光到达我们的望远镜时，它们的大部分能量都已经被引力场消耗掉了，从而导致了这个阴影的出现。”

类星体和 Schwarzschild 黑洞模型的惊人相似之处凸显了前者作为一种可替代方案的潜力，因为它避免了奇点的理论缺陷。

然而，这项理论还需要实验和观测的支持，研究作者认为这可能很快就会实现。虽然类星体和奇点黑洞在许多方面可能表现相似，但它们发出的光线细微的差别或许可以将它们区分开来。

“为了验证我们的实验结果，我们期待着下一代引力波观测实验，” Rosa 说，他指的是正在猎寻黑洞的事件视界望远镜GRATUITY+ 仪器，该仪器将被添加到位于智利的超大望远镜上。这两个实验都将对银河系中心附近发生的事情进行近距离观测。

本文译自 Live Science，由 BALI 编辑发布。

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