光都无法逃出黑洞,为什么X射线流却可以?( 二 )



真空波动可能导致粒子与反粒子出现在事件视界附近 , 一个粒子可能会落入黑洞 , 但另一个则不会 。
为了填补孤立粒子留下的能量“空洞” , 能量就必须通过隧道从黑洞中穿过并穿过事件视界 , 进而产生可以观测到的辐射 。
但这导致黑洞失去质量 , 观察者也会看到由黑洞散发出的辐射 。
因此从逻辑上讲 , 黑洞也是会消失的 , 这个过程被称为黑洞蒸发 。
粒子从黑洞中逃离时 , 黑洞不仅会损失能量 , 还会损失质量 。
根据爱因斯坦的质能方程 , 两者可以进行互换 。

霍金辐射的研究发现为科学家进一步揭示了黑洞本身 , 黑洞的神秘感也在一点点地在人们心中消失 。
如今科学家对黑洞的观察发现了更多 , 围绕在黑洞周围旋转的炙热物质盘可以发射出地球中令人感到绚丽的X射线 。
超大质量黑洞在气体进入时会产生壮观的X射线辐射耀斑 , 然后耀斑停止后会让观察者观察到短暂的X射线闪光 。
根据相关假设 , 这些“回声”与黑洞阴影反射的X射线一致 。

按理来说 , 应该不可能探测到黑洞后面有任何东西 , 但为什么还是能够发现X射线流呢?
黑洞的一生X射线作为一种不太常见的射线 , 它本身是高能电磁辐射 。 既然也是电磁辐射 , 为什么X射线能从黑洞中逃离呢?
事实上X射线流并不是来自黑洞 , 而是来自落入黑洞的物质 , 在适当的情况下 , 它会形成一个非常快的旋转吸积盘 。
吸积盘会升温 , 然后产生强大电离现象 , 并为射流中的带电粒子提供强大的磁场 。

正如我们前面所说 , 黑洞不会发射任何东西 , 甚至对于霍金辐射本身来讲 , 它是源于黑洞附近的引力真空极化 , 并不是黑洞本身 。
尽管它确实会随着时间推移减少自身的质量 , 最终导致蒸发 。
所以X射线实际上是外界因素导致 , 当黑洞捕获到各种尘埃、气体时 , 这些物质会高速运动并加热 , 这些热量从黑洞向外辐射 。

当来自吸积盘中围绕黑洞运行的热气体运行时 , 磁应力导致它失去能量和角动量 , 最终以缓慢下落的方式盘旋落入黑洞 。
轨道能量会在这个过程中转化为热能 , 将气体加热到数百万度 , 然后便会发射X射线波段的黑体辐射 。
一旦气体接近视界半径好几倍时 , 便会不可阻止的进入黑洞 , 所以在这之前 , X射线还是有机会在视界之前逸出 。
也正因黑洞的这些表现 , 黑洞的存在可以通过它与其他物质和电磁辐射 , 可见光通常是一种比较直接观察手段 。

对于黑洞来讲 , 吸积盘的来源和材料多种多样 , 但它们都会在吸积过程中出现加热摩擦 , 形成类星体 。
【光都无法逃出黑洞,为什么X射线流却可以?】同时 , 这也是宇宙中最亮的物体 。
过于靠近超大质量黑洞的恒星可能会被撕裂成流光 , 在被吞下之前会发出非常明亮的光芒 。
科学家对黑洞的进一步观察也更加完善了过去它在人们心目中的形象 , 例如在《星际穿越》中表现出来的黑洞形象 。
不管从外形还是运动状态来看 , 都十分符合现代天体物理学对黑洞的描述 。

X射线流可以被望远镜探测到 , 这种吸积过程产生的能量或许是观察黑洞较好的一个方式 。
有多达40%的吸积材料剩余质量可以作为辐射发射 。
大部分情况下 , 吸积盘伴随着相对论射流 , 这些射流带走了大部分能量 。
不过科学界目前还不清楚这些喷发机制 , 原因在于对黑洞的观测数据不足 。

另外我们之前提到的霍金辐射 , 这是黑洞蒸发的过程 , 但想要通过这种方式让黑洞消失恐怕得等到宇宙毁灭的那天 。
一个超大质量的黑洞的蒸发时间远远超过宇宙当前的年龄 , 怪物级别的黑洞蒸发时间则会更加漫长 , 可以说它们将会伴随着宇宙一生 。

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