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普通天文学/隐藏的黑洞

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不可见黑洞

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根据定义,黑洞不发射光线,因此观察它们就变得有点棘手。但是,黑洞本身没有辐射并不意味着我们无法探测到它的存在。

首先,黑洞具有引力,是形成黑洞的质量遗留的引力。质量本身已经隐藏起来——事实上,我们不知道它究竟发生了什么——但引力仍然存在。

黑洞的引力并不比相同质量的恒星的引力更强,但由于黑洞的体积要小得多,因此其“表面”的引力,有时被称为“事件视界”,更集中,强度更高。它影响靠近黑洞的物体,有时这些影响可以被天文学家探测到。

例如,如果黑洞是双星或多星系统的一部分,并且有另一颗恒星(或多颗恒星)与它一起绕行,那么天文学家可以通过可以观测到的其他物体的运动来探测到黑洞的存在。

正如爱因斯坦在近 100 年前(1915 年)的广义相对论所表明的那样,引力会扭曲光线。因此,如果某颗遥远恒星(或更可能是星系)的光线在从太空中穿行到地球的过程中非常靠近黑洞表面,那么它就会以可预测的方式发生扭曲。如果天文学家探测到这些扭曲,他们可以合理地推断,在视线方向上存在一个黑洞。

电磁能量(光)

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尽管经典黑洞不能辐射电磁能量,但被黑洞引力捕获并落入黑洞的物体,在穿过事件视界之前,会发射出特征类型的辐射。任何下落的或绕行的物体都受到引力加速度的影响,任何被加速的带电粒子都会发射电磁能量。在许多情况下,可以合理地预期,有许多亚原子带电粒子(主要是电子和质子)绕黑洞轨道运行或落入黑洞。当它们这样做时,会以特定的特征发射电磁能量,这些能量可以在地球上探测到。事实上,第一个黑洞候选者天鹅座 X-1 就是通过这种技术,通过来自黑洞附近的强 X 射线辐射被探测到的。黑洞就像乱吃东西的人一样。一些物质不会到达事件视界,而是被黑洞周围存在的强大磁场捕获。这些“喷流”不仅会将一些物质射出,而且还会发射出从无线电波到可见光到 X 射线的大量能量。从英仙座星系团中心黑洞喷射出的物质喷流,在附近的物质中吹出了巨大的洞(空洞)。

霍金辐射

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经典黑洞不能发射辐射,但英国天体物理学家斯蒂芬·霍金预测,通过量子力学的非经典过程,黑洞中的粒子可以非常缓慢地渗入太空并以一种量子蒸发的形式逃逸。这被称为霍金辐射。在很长一段时间内,黑洞实际上可以通过这个过程消散。

到目前为止,还没有探测到霍金辐射,尽管如果探测到,它可能是发现和研究黑洞的另一种方法。

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