大星系初期,中心的黑洞因吸入过多物质而喷出的东西叫什么?

大星系初期,中心的黑洞因吸入过多物质而喷出的东西叫什么?,第1张

中心的黑洞吸入过多的物质会喷射出等离子射流,也被称为黑洞喷流。黑洞喷流是从黑洞中心附近的旋转中射出的现象。目前我们能观测到的黑洞喷流都是来自于星系中心的超大质量黑洞,恒星级的黑洞喷流是很难被观测到的。这些喷流会从黑洞所在的星系平面垂直射出物质,速度接近光速。黑洞喷流主要来自于吸积盘中的旋转物质,并非是来自于黑洞的内部。

当物质与旋转物质之间产生的磁场相互作用的时候,喷流的方向会沿着磁场线向上或者向下,进一步的变窄和加热。当喷流中的物质获得足够大的能量后,就会向外逃逸。在喷流中会逃逸出物质会释放出X射线,这些逃逸的物质已经被黑洞强大的引力电离。

喷流和吸积盘有一定的关系,喷流的能量会大于吸积盘的能量。喷流中的大部分是伽马射线,而吸积盘主要是X射线和可见光。吸积盘中存在更多的物质,会产生更大的磁场,从而增加喷流的能量。通过观测发现几乎所有的黑洞都有对称的喷流,而且黑洞中喷流存在宽和窄两种状态,这两种状态的变化和喷流中的物质有关。

比较重的物质很难被加速,比如铁原子。许多喷流都以接近光速离开星系,它们的速度移动会相对较慢。喷流存在的物质比较复杂,不光有原子还有正电子和负电子,电子的质量比原子核小,携带的能量比较少。而重原子要获得逃逸速度,必须获得更多的能量。这些高能量的物质和与外层气体碰撞可能会导致中微子的形成。而且喷流会与周围的惰性气体碰撞,提高气体的温度,大量的气体离开星系后,有助于重新形成恒星。黑洞是复杂的,宇宙也是复杂的,需要人类不断的进行探索。

当物体的距离大于史瓦西半径的时候,同时伴随着充足的的力量,物体从黑洞里逃出来就不是什么较为困难的事了;还有引力也在帮助物体逃跑能量来自于黑洞本身。 

 关于黑洞喷流这一现象,先来了解一下什么是黑洞,黑洞是一个非常巨大的天体结构,所有物质都逃不过他的视野范围,包括速度极快的光线。在美国东部时间的4 月 10日的时候,国际知名组织--视界望远镜组织同时宣布在美国的华盛顿,比利时的布鲁塞尔、世界其他地方同时发布首张黑洞照片,这张照片非常来之不易,耗费了大量的人力,物力以及财力,这个成果的发现不仅只让天文界引起不小的轰动,全世界都在为这一成果的产生而欢呼雀跃。 早在几百年前,伟大的物理学家--爱因斯坦提出了一个颠覆了人类一直以来所相信的事实,这就爱相对论,包含广义和狭义两部分,那么相对论这一篇在当时无人理解和无人相信的著作,究竟是怎么在100多年后令世人所震惊的呢?这张黑洞的照片,不仅仅是一张照片,他更代表了人类对未知的宇宙的探索发现的证明,同时也意味着爱因斯坦--这位接近神一样的科学家又一次成功预言了黑洞被人类所发现的这一事实。

在黑洞喷流这一现象发生后,喷射出来物质携带的能量可能远远超乎你的现象,她可以摧毁一切的物体和物质在光年范围内。由于他的速度几乎快要达到光速的这一特点,他的影响范围随着速度的增加而不断加大。

黑洞能够被现代科学家研究,主要是爱因斯坦起到了非常大的作用,爱因斯坦由一己之力,提出了超于那个时代的成果--广义相对论,至今在物理学史上仍然发挥着举足轻重的作用。

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,为啥它又会向外喷物质?是吃饱了撑的吗?今天我们就来讲一下。

黑洞喷流是什么?它的能量从何而来?

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,这就像是黑洞吃饱了之后打的一个“饱嗝”,

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,之所以会向外喷物质,并不是吃饱了撑的,而是因为它的“吃相”很难看,白白地将到嘴的“食物”给浪费了。


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