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普通天文學/隱藏的黑洞

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不可見黑洞

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根據定義,黑洞不發射光線,因此觀察它們就變得有點棘手。但是,黑洞本身沒有輻射並不意味著我們無法探測到它的存在。

首先,黑洞具有引力,是形成黑洞的質量遺留的引力。質量本身已經隱藏起來——事實上,我們不知道它究竟發生了什麼——但引力仍然存在。

黑洞的引力並不比相同質量的恆星的引力更強,但由於黑洞的體積要小得多,因此其“表面”的引力,有時被稱為“事件視界”,更集中,強度更高。它影響靠近黑洞的物體,有時這些影響可以被天文學家探測到。

例如,如果黑洞是雙星或多星系統的一部分,並且有另一顆恆星(或多顆恆星)與它一起繞行,那麼天文學家可以透過可以觀測到的其他物體的運動來探測到黑洞的存在。

正如愛因斯坦在近 100 年前(1915 年)的廣義相對論所表明的那樣,引力會扭曲光線。因此,如果某顆遙遠恆星(或更可能是星系)的光線在從太空中穿行到地球的過程中非常靠近黑洞表面,那麼它就會以可預測的方式發生扭曲。如果天文學家探測到這些扭曲,他們可以合理地推斷,在視線方向上存在一個黑洞。

電磁能量(光)

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儘管經典黑洞不能輻射電磁能量,但被黑洞引力捕獲並落入黑洞的物體,在穿過事件視界之前,會發射出特徵型別的輻射。任何下落的或繞行的物體都受到引力加速度的影響,任何被加速的帶電粒子都會發射電磁能量。在許多情況下,可以合理地預期,有許多亞原子帶電粒子(主要是電子和質子)繞黑洞軌道執行或落入黑洞。當它們這樣做時,會以特定的特徵發射電磁能量,這些能量可以在地球上探測到。事實上,第一個黑洞候選者天鵝座 X-1 就是透過這種技術,透過來自黑洞附近的強 X 射線輻射被探測到的。黑洞就像亂吃東西的人一樣。一些物質不會到達事件視界,而是被黑洞周圍存在的強大磁場捕獲。這些“噴流”不僅會將一些物質射出,而且還會發射出從無線電波到可見光到 X 射線的大量能量。從英仙座星系團中心黑洞噴射出的物質噴流,在附近的物質中吹出了巨大的洞(空洞)。

霍金輻射

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經典黑洞不能發射輻射,但英國天體物理學家斯蒂芬·霍金預測,透過量子力學的非經典過程,黑洞中的粒子可以非常緩慢地滲入太空並以一種量子蒸發的形式逃逸。這被稱為霍金輻射。在很長一段時間內,黑洞實際上可以透過這個過程消散。

到目前為止,還沒有探測到霍金輻射,儘管如果探測到,它可能是發現和研究黑洞的另一種方法。

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