既然黑洞是吞噬一切的怪兽,为什么它又会向外喷射物质?

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既然黑洞是吞噬一切的怪兽,为什么它又会向外喷射物质?
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通常我们都会认为,黑洞就像是能够吞噬一切的怪兽,凡是被它捕捉到的物质都休想逃出它的“魔爪”,即使是宇宙中跑得最快的光,遇到了黑洞也只有“束手就擒”。然而你可能不知道的是,根据科学家的观测,黑洞并不是“只进不出”,在有些时候,黑洞会向外喷出巨大的物质流,这种现象被称为“黑洞喷流”。

那么问题就来了,既然黑洞是吞噬一切的怪兽,为什么它又会向外喷射物质?今天我们就来讲一下。

黑洞可以被看成一个独特的空间区域,可以认为它的全部质量都集中在位于其中心的一个质量极大、体积极小的“奇点”上,黑洞强大的引力就来自于这个“奇点”。由于引力的大小与距离的平方是反比例关系,当距离缩短到一个临界值的时候,黑洞的引力就会强大到连光也无法逃逸,这个临界值就是“史瓦西半径”。

也就是说,只有当某个物体与黑洞“奇点”之间的距离小于或等于“史瓦西半径”时,才真正算得上被黑洞吞噬,而在这个距离之外,只要有足够的能量,所有的物体都是有可能从黑洞的引力中逃逸出来。由此我们可以看到,那些被黑洞喷出的物质,其实是还没有进入其“史瓦西半径”之前逃逸的。

那么帮助这些物质逃逸的能量来自于哪里呢?答案就是黑洞的引力。当某个物体被黑洞引力捕获并向黑洞靠近时,只要它原来的运动方向不是笔直地指向黑洞的“奇点”(绝大多数情况下都是这样),这个物体就或多或少地会具有一个角速度。

在角速度和黑洞引力的共同作用下,这个物体就会沿着一个螺旋状的轨道向黑洞坠落,在这个过程中,该物体的引力势能就会不断地转化为动能。通俗地讲就是,这个物体会围绕着黑洞旋转,并且在离黑洞越来越近的同时,速度也在不断地提高。

在黑洞的附近,这些物质会被引力撕扯成原子甚至是亚原子状态的粒子,并围绕着黑洞高速旋转,从而形成了一个盘状结构,这种结构被称为黑洞的吸积盘。由于吸积盘内的物质速度不一,它们之间会就会发生碰撞、摩擦等作用,由此产生的极度温度会使身处其中的粒子转变成激发态,进而释放出大量的伽马射线以及X射线(我们能“看”到黑洞,就是因为这个原因),与此同时,其中一部分粒子的能量也会因此而增强,当它们的能量达到一定的程度时,就会从黑洞这个吞噬一切的怪兽的“魔爪”中逃逸出去。

但这些逃逸出去的物质并不会“四散奔逃”,这是因为它们都是带电粒子,而黑洞通常都拥有极为强大的磁场。我们都知道,凡是带电的东西都会受到磁场的影响,这些物质当然也不例外,在黑洞强大磁场的约束下,它们只能沿着黑洞磁场的方向高速运动,并最终从黑洞的两极逃逸出去,于是我们就观测到了黑洞喷流。这样的现象远远地看上去,这就像是从黑洞里喷射出了物质。

需要指出的是,黑洞喷流威力巨大,它通常可以摧毁上千光年内沿途所遇到的一切,而宇宙中的那些超大质量黑洞,它们甚至可以将喷流中的物质加速到接近光速,其影响范围可达到上百万光年之远。不过大家也不必为此担忧,因为在我们太阳系周围很大的一片区域内,虽然也存在着一些黑洞,但并没有一个黑洞能够达到这样的级别。

简单总结一下,黑洞这个吞噬一切的怪兽,之所以会向外喷射物质,其实是因为它的“吃相”很难看,白白地将到嘴的“食物”给浪费了。

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