光都逃不出黑洞,X射线流却可以逃出去,原因何在?


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宇宙中有很多奇妙的天体 , 一般大家都会根据它们的名字进行想象 。 那些漂亮的星云 , 基本上都根据其在宇宙中所呈现的模样命名 , 比如玫瑰星云、鹰状星云、蟹状星云等 。

宇宙中永不凋零的玫瑰星云NGC2244
那么黑洞是不是也如它的名字一般 , 是一个黑暗的空洞呢?其实并非如此 , 真实的黑洞就像一个甜甜圈 , 它的中心确实为黑色 , 但周围却有着十分明亮的环状结构 。

黑洞看起来彷佛能吃下宇宙一切
黑洞到底是什么?为什么黑洞可以吞噬物质?X射线流是什么?被其吞噬的物质都去哪里了?下来我们就来了解一下 , 为什么光都不能逃出黑洞 , X射线流却可以从中脱离?
宇宙饕餮——黑洞在相关定义中 , 黑洞是指时空曲率达到光都无法从视界逃脱的天体 。 1916年 , 德国天文学家卡尔·史瓦西对“视界”进行研究 , 他指出如果一个静态球对称星体的实际半径小于一个定值(9.8米) , 那么周围就会产生神奇的现象 , 也就是会出现一个“视界” 。

德国天文学家卡尔·史瓦西
几乎所有的物质进入这个界面 , 都无法逃脱 , 就连有着宇宙第一速度的光都没有办法逃脱 。 这个天体被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒称为“黑洞” 。 之所以光无法逃脱 , 是因为黑洞有着极强的引力 , 使得视界内的逃逸速度比光速大 。 也正是由于黑洞将光吃掉 , 所以我们不仅肉眼无法观测到 , 甚至此前利用望远镜也很难观测到 。

美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒
  • 黑洞的形成
关于黑洞几乎可以将一切宇宙中的物质吞噬的情况 , 事实上与其形成有很大关系 。 此前科学家对一颗恒星的一生进行研究 , 我们了解到恒星最终都会走向灭亡 。 当一颗大质量恒星将内部的物质都燃烧殆尽时 , 就有很大几率发生超新星爆发 。
根据原恒星的质量 , 在超新星爆发中 , 其核心就会留下一颗中子星 , 继续发光发热 。 但如果恒星质量更大一些 , 其核心就会留下一个黑洞 。

哈勃卫星拍摄的超新星残骸1E0102.2-7219(蓝色)
根据爱因斯坦的相对论 , 当恒星向中心坍缩爆炸成黑洞时 , 其核心就一直收缩 , 直到所有物质都成中子 , 此时的内部空间和时间也在不断压缩中 , 使得核心被压缩成一个致密的星体 。
此时的黑洞中心就是一个由黎曼曲率张量出发构建的标量多项式在趋向中心发散的奇点 , 这个奇点由于原恒星的超大质量(比太阳质量大几十甚至几百倍) , 也产生了巨大的引力 , 使得任何靠近它的物质都会被吸收进去 。

吞噬恒星的黑洞
逃离黑洞的X射线流科学家如此命名黑洞 , 是因为黑洞的引力将大量的可见光都吸收进去 , 使得我们无法观测到 。 但是在2019年 , 科学家模拟出口径像地球一样大的“事件视界望远镜” , 观测到了一个位于室女座的黑洞 。

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