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你离黑洞有多近

2020-12-16新闻17

人们可以从黑洞观察到这些可怕的宇宙物体而不会危及其生命和健康的最小安全距离是多少。

黑洞的事件视界是一条看不见的线,相交后,您将不再能够返回起点,而将被拖入未知的物体,甚至光线也无法从该物体逃逸。也就是说,在这条线的后面,黑洞的引力是无法克服的。

但是,没有任何东西会阻碍进入黑洞的轨道:重力只是吸引力,而轨道只是自由落体。确实,许多物体围绕黑洞旋转。

但是,如果没有引擎来校正其轨道高度,它们只会进入深渊而没有返回的机会。当物质以一定距离接近黑洞时,该距离取决于黑洞的质量,它会像剃刀一样收缩成细条,形成吸积盘。由于摩擦以及磁力和电动势的作用,该圆盘快速旋转并发出明亮的光芒。

在巨大的黑洞中,吸积盘发出如此强烈的光芒,以至于它们甚至获得了一个特殊的名字-活跃的银河核。它们能够使天空中许多星系的光芒黯然失色。

在吸积盘中,材料颗粒相互接触,从而相互分离掉旋转能,因此,它们落入张开的嘴中,超出了黑洞的视线范围。但是,如果不是因为这些摩擦力,物质可能会绕黑洞旋转很长时间,就像行星可以绕太阳公转数十亿年一样。

但是,当您早晚接近黑洞时(同样,这完全取决于黑洞的质量),您将到达某个点,所有稳定运动的希望都在重力岩石上破碎了。甚至在到达事件视界之前,引力是如此之强,以至于不可能有稳定的轨道。到达此位置后,您将不再能够保持在平静,稳定的轨道上。

然后,您有两个选择:要么您正在火箭上并且能够后退到更安全的距离(可能在此轨道上保持稳定),要么注定要自由落入下面的黑暗噩梦中。

这个边界-ISCO可以在一个稳定的圆形轨道上保持运动,这是由爱因斯坦的广义相对论解释的-相对论预言了黑洞本身的存在。

尽管广义相对论在预测和解释宇宙现象方面取得了成功,但科学家们从未能够验证存在可能存在稳定轨道的边界。但是落入黑洞的气体可以帮助研究人员再次验证该理论。

一群天文学家最近在皇家天文学会的杂志上发表了一篇有趣的文章。它描述了如何使用吸积盘发出的光来研究ISCO。这个想法基于一种称为混响映射的天文技巧:黑洞周围的不同区域发出不同的光。

当来自吸积盘的气体通过ISCO并到达黑洞时,它变得非常热,以至于发出宽光谱的高能X射线。该光向各个方向传播,并照亮远超过吸积盘的区域。而且已经积累了冷气。

冷气体从X射线接收能量,并开始发出自己的光。该过程称为荧光。尽管X射线光斑发生在黑洞附近,但仍可以检测到此辐射。

X射线光需要花费一些时间才能到达ISCO之外并到达冷气。如果仔细观察,耀斑会首先出现在吸积盘的中心区域,然后是ISCO外部图层照明的“混响”。

传播时间和反射光照射的细节取决于吸积盘的结构,该吸积盘还用于估计黑洞的质量。

在这项研究中,科学家使用复杂的计算机模拟来观察ISCO内部气体的移动如何影响黑洞附近和冷气体云中的X射线。

预计下一代X射线望远镜将能够确认ICSO边界的存在,并检查其是否符合当前的信念。

#科学#黑洞

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