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黑洞风威力巨大,可以形成高速的喷流,就像黑洞打了个喷嚏

2024-08-02科学

黑洞是宇宙里特别神秘的天体之一,以前人类一直在探索它,但就是搞不清楚,只晓得它周边有很强的引力场,连光都跑不出来。

这么神奇的天体,当然引得无数天文学家去研究,大家也特别期待能看清黑洞的全部模样,不过要依靠科学技术来观测黑洞,可不是容易的事儿。

得是超级望远镜有足够的分辨率,可以分辨出光被拉入黑洞时的状况,人类才有本事拍摄黑洞。

史瓦西半径能用来形容黑洞边界,它意味着黑洞有着很强的引力,也代表着其引力的范围,反正任何东西只要跨过这个界限,就都回不来了,连光也不例外。

科学家们自 2017 年就着手计划,把分布在全球好多地方的静电望远镜都集合起来,调动了全球从两极一直到赤道总共 8 个天文台的力量,花了两年功夫,总算成功拍出黑洞照片,还公布出来让大家都知道。

2019 年,大家总算能看到黑洞的模样啦,这个黑洞在 M87 星系里头,离地球有 5300 万光年那么远,质量跟 65 亿颗太阳差不多。

在感叹拍摄艰难的时候,大家也被黑洞的数据惊到了,真没想到黑洞质量这么大,同时天文学家也好奇起来,黑洞究竟还有啥秘密。

后来的研究也没叫人失望,在 2020 年,黑洞喷流的影像被拍到了,人类由此看到了黑洞的另外一面。

它可不是看上去那种静止的黑色洞口,而是像火山似的,时不时就会喷发,好像是有生命的一样。

这让科学家研究它的心思更强烈了,从照片上能清楚看到黑洞喷流的样子,科学家琢磨这种特别现象的根由,可能是黑洞自身质量高度集中,从而造成了极度的时空弯曲。

一直以来,大家都觉得黑洞是那种「只进不出」的天体,可这张照片表明了黑洞其实会凭借一种叫喷流的机制把物质给抛出去。

围绕着黑洞的那些星际物质,受到吸积盘的影响一直往黑洞里掉,在此过程中,物质会以电浆能量包的样子高速喷出来,从而形成了喷流。

不过呢,喷流形成的原因到现在还是个没解开的谜,这也就成了科学家们去研究的主要动力。

能确定,黑洞喷流指的就是从黑洞往外喷射出的高速粒子流。

这些粒子主要是电子、质子还有其他亚原子粒子,在磁场跟黑洞强大引力的影响下,被加速得快接近光速了,于是就构成了能量密度特别高的喷流。

在它往外喷的过程里,还会从黑洞周边摄取物质,并且以差不多光速的速度朝外喷射。

黑洞喷流的特点是形态特别多,能是往上喷射的「喷泉状」流,也能是朝两边喷发的「双喷口」流,而这些形态不一样,主要是由黑洞本身的特点还有它周围环境里物质的分布决定的。

喷流形成的原因以及特点表明,黑洞并非完全与世隔绝,而是跟宇宙的其他部分存在复杂的相互关联。

要搞明白黑洞喷流的物理机制,就得研究黑洞引力对物体产生的影响,还有物体围绕黑洞是咋转的。

黑洞喷流的形成跟黑洞自身的性质联系紧密,因为黑洞属于一种极其极端的天体,其质量超大,然而体积特小,所以能确定它的边界。

黑洞的边缘叫史瓦西半径,这是在理论上有的一个界限,但凡进入这个范围的物质,都没法逃出黑洞的引力。

不过呢,有一些物质能摆脱这种束缚,它们被吸引到黑洞边上,弄出了一个旋转的吸积盘,这吸积盘里的物质由于摩擦就变热了,放出好多伽马射线和 X 射线。

吸积盘里的物质顺着射线的方向抵达黑洞的两极,然后以超快的速度喷射出来,这跟太阳风被地球磁场引到地球两极从而形成极光的道理差不多。

由于这些带电粒子在黑洞强大的磁场影响下获取了充足能量,所以才有可能摆脱黑洞的约束。在这个过程里,黑洞磁场起着至关重要的作用,不但能够给带电粒子加速,还会左右喷流的方向以及稳定性。

黑洞喷流的劲儿可大着呢,能给周边的星际介质带来明显的影响。像超大质量黑洞的喷流,甚至能左右整个星系的演变过程。

对这些喷流进行观测和研究,能让科学家深入知晓黑洞的物理特性以及其对宇宙的作用。

除了黑洞喷流,另外有一种跟黑洞有关的现象叫霍金辐射。霍金辐射的形成原理跟黑洞喷流压根不一样。

霍金辐射是当黑洞的温度比外界宇宙环境温度高的时候,依照热力学定律出现的一种热辐射。这辐射的物质来自黑洞里边,可黑洞喷流的物质却是来自黑洞史瓦西半径范围之外。

所以呀,黑洞喷流速度特别快,喷射也特别强烈,能当成是从黑洞核心朝两极喷射出来的强烈光柱,就像 M87 星系中心黑洞释放的光柱能延展超过 5000 光年。

虽说这些光柱特别耀眼,可它们对黑洞自身没啥大作用,就好比黑洞猛地打了个喷嚏似的。要知道,黑洞不是生物,而是宇宙里实实在在的一种奇异现象。

不过科学家们研究发现,黑洞周边一直散发的「能量波」其实就是黑洞喷流,这是一种相当壮观的自然现象。

人类对于黑洞的认识始终在持续加深。依靠 NuSTAR、ULTRACAM、哈勃太空望远镜这类先进的科学仪器,科学家能够捕捉到黑洞喷流的痕迹,还能精确测量其性质。

人们总算搞清楚了,虽说黑洞喷流挺引人注目的,可对黑洞自身没啥大影响。实际上呢,喷流不消耗黑洞的质量,这就相当于黑洞的一种「内部气体排放」情况。

不过呢,黑洞喷流对于周边星系的演化,很可能有着特别深的影响。这也许会左右新星的形成,最后对整个星系的发展走向都产生作用。

随着科技不断发展,以后咱们有希望弄清楚更多黑洞的神秘之处,像喷流到底怎么精确形成的、黑洞里边啥结构,还有黑洞跟广义相对论的关系等等。

黑洞研究的进展过程,见证了人类在天文观测仪器上的重大突破,不管是首张黑洞照片的出现,还是后来黑洞喷流的照片,都表明人类在探索未知领域的道路上不断前行。