为什么黑洞还能发出X射线?不是无法逃逸吗?

作者: Frions

来源: 中科院物理所

发布日期: 2018-09-21 13:14:45

文章解释了黑洞虽然因其强大的引力致使光都无法逃逸,但仍能发出X射线的原因。X射线并非从黑洞内部逃出,而是从黑洞周围的吸积盘中发出。吸积盘是由被黑洞引力吸引的气体和尘埃形成的,这些物质在落入黑洞的过程中被加热至高温,释放出电磁辐射,其中包括X射线。

对于经常关注我们的同学们来说,黑洞大家都不陌生了。黑洞之所以得名,正是因为黑洞的质量是如此的大,以至于在视界面内的物质都无法逃逸出来,包括光子。但是科学家却观测到黑洞会发出X射线?这是怎么回事?因为X射线不是从黑洞内部逃出的,而是从黑洞周围的吸积盘中发出的。

黑洞具有很强的引力,弥散在宇宙中的气体和尘埃会被黑洞的强引力场吸引,逐渐落入黑洞中,因为通常被黑洞吸收的物质具有一定的角动量,所以会旋进式地落入黑洞,在黑洞的周围形成一个盘状的结构,叫做吸积盘。在物质落入黑洞的过程中,一方面引力对它做功,另一方面由于吸积盘不同半径处旋转速度不同(越靠里速度越大),从而产生摩擦力。这两方面的作用使得落入的气体被加热到很高的温度,进而放出电磁辐射。

放出的辐射的频率由吸收它们的中心天体所决定。对于黑洞这种致密天体而言,辐射出的通常是X射线。因为发出X射线的吸积盘实际上位于黑洞的视界外部,所以X射线能被观测到就不足为奇了。

广义相对论预言的黑洞神秘而又有趣,但在天体物理中探测黑洞的存在却是不容易的。因为黑洞的吸积盘释放的X射线可以被观测到,所以X射线也是搜寻宇宙中黑洞的踪迹的绝佳线索。实际上,天文学家们也正是通过对于X射线的分析,来从浩渺的宇宙中寻找黑洞的。

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