光都无法逃出黑洞,为什么X射线流却可以?


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致命吸引在这个世界上最具吸引力的事物是什么?
男女之间的魅力吸引?

从某种程度来讲这确实没错 , 毕竟每人能够逃离这种由荷尔蒙激素带来的“致命”吸引力 。
我们不妨把格局再拉大一点 , 放眼整个宇宙 , 最具吸引力应该还是非黑洞莫属 。
黑洞的概念略微比较复杂 , 科学家在今天对它的观察和了解已经超出了过去的认识 。
黑洞作为一个时空区域 , 它有着十分强大的引力 , 以至于没有任何粒子甚至电磁辐射能够从中逃脱 。
广义相对论预测 , 足够致密的质量可以使时空扭曲形成黑洞 。

正因如此 , 许多物体都无法逃脱黑洞边界 , 这种现象也被称作事件视界 。
但在这之前 , 科学家将“暗星”概念引入黑洞范畴中 , 并在1783年由英国地质学家约翰·米歇尔提出 。
到了20世纪20年代至30年代 , 天体物理学家加强了关于黑洞的各种理论 。
直到最近30年 , 天文学家才收集到关于黑洞存在的观测证据 。
黑洞的黑色完全来自于它强大引力 , 光的速度足够快 , 也没办法逃离黑洞 。

如果要理解光在黑洞周围发生了什么 , 我们需要明白的一点在于 , 光本身是一个普遍常数 , 或者说无论我们怎样去观察光 , 它都应该是每秒30万公里的移动速度 。
科学家对重力的解释让我们知道 , 重力会扭曲空间的几何形状 。
物体的运动实际上在无时不刻地发生着变化 , 这种情况在没有质量的光身上会非常明显 。

另外 , 光本身就是速度极限 , 因此它也不会受到加速度的影响 。
广义相对论已经证明 , 任何大质量的物体都会因自身的重力影响 , 从而扭曲它周围的时空 。
由于光子在两点之间的传播距离最短 , 因此当光穿过一个大质量物体周围扭曲的时空时 , 光也会发生弯曲 。
光子的运动不会受到重力的直接弯曲 , 但是黑洞作为一个大质量物体扭曲了周围的时空 , 这使得光的传播路径也随之发生变化 。
看起来是黑洞在影响光的运动 , 但实际上在视界范围内 , 时空弯曲导致光的行进路线永远无法逃离黑洞 。

所以从这个层面来讲 , 光是无法逃离黑洞的 。
逃离黑洞不过有意思的是 , 光从理论上讲不能逃离黑洞 , 但是光仍然有机会从黑洞中逸出 。
如今科学家对黑洞的观察和了解证实 , 黑洞会导致光子球的出现 。
它是一个厚度为零的球形边界 , 其中沿着光子移动的切线被困在围绕在黑洞周围的圆形轨道中 。
对于非旋转黑洞来讲 , 光子球的半径是史瓦西半径的1.5倍 。

它们的轨道是动态不稳定的 , 所以任何细微的扰动都会导致不稳定性随着时间的推移而增长 , 例如下落的物质粒子 。
这一现象要么将光子设置在向外的轨道上 , 并导致它逃离黑洞 。
要么在向内的轨道上 , 光子的螺旋运动最终将穿过事件视界 。
虽然光仍然可以从光子球中逸出 , 但任何可以进入轨迹穿过光子球的光都将被黑洞捕获 。
所以 , 任何从光子球到达外部观察者的光一定是由光子球和事件视界之间的物体发出的 。

过去科学家对黑洞的深入了解发现 , 没有任何东西可以逃离黑洞的想法是错误的 。
霍金辐射的发现为人们揭示了如何逃离黑洞的几种方法 。
物质和反物质的分离在事件视界之外 , 由此产生的辐射并不是来自黑洞 , 而是来自虚拟粒子被黑洞引力提升到更高的能量状态 。

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