吞噬物质的黑洞到底是什么，它的增长是否会受到限制？

cy4080

黑洞听起来非常复杂，有各种各样奇怪的事情发生，比如，强烈的引力、空间结构的扭曲、时间本身的扭曲。并且，黑洞没有通常意义上的表面，在它周围的空间中只有一个区域或边界，但我们仍然无法直接看到。这个边界被科学家们称为事件视界，任何超越事件视界的东西都注定要被压碎，因为它越来越深入到黑洞的引力井中。当一颗恒星耗尽核燃料发生崩溃，若其核心或中心区域的质量大于三个太阳，在被称为黑洞的空间中，则没有已知的核力可以防止核心形成深的重力扭曲。那么，吞噬物质的黑洞到底是什么，它的增长是否会受到限制？

黑洞的类型是否只有一种

通常，只要将足够的物质挤压到足够小的空间中，就会产生黑洞。有强有力的证据证明黑洞并不只有一种类型，除了常见的恒星黑洞以外，还有中质量黑洞和超大质量黑洞，它们之间最大的区别就在于质量的悬殊。恒星黑洞和中质量黑洞都是大质量恒星演化的自然结果，但超大质量黑洞的起源则仍是一个谜，它们只存在于星系中心。目前尚不清楚它们是形成于形成星系的气体云的初始坍塌、来自恒星质量黑洞的逐渐增长、来自中心位置的黑洞群的合并，还是因为其他机制而形成。

关于恒星黑洞的质量，因为它绕着看不见的伴星运行，我们可以通过观察恒星的轨道加速度来推断。同样的道理，通过使用围绕中心黑洞旋转的气体云的轨道加速度，便可以确定超大质量黑洞的质量。当轨道加速不能用于确定黑洞的质量时，天文学家还可以通过测量落入黑洞物质所产生的X射线光度，以对其质量设置下限，因为流出的X射线压力必须小于流入物质黑洞重力的拉力。比如，估算在距离M82星系中心约600光年的密集星团中所发现的黑洞质量，科学家们发现该黑洞的质量必须大于500倍太阳质量，这比已知的恒星黑洞大得多，但又比超大质量黑洞小得多，所以它被称为中质量黑洞。

而具有数百万颗恒星质量的超大质量黑洞，则被认为位于大多数大型星系的中心。通过光学和无线电观测观测表明，恒星或气体云的速度急剧上升，环绕着星系中心，高轨道速度意味着巨大的东西正在形成一个强大的引力场，正在加速恒星。通过X射线观测表明，可能是由于物质进入黑洞，在许多星系的中心产生了大量的能量。如何在银河系的中心形成超大质量黑洞？其中一个想法是，在数百万年的过程中，一个单独的星形黑洞形成并吞噬了大量物质，以产生超大质量黑洞。而另一种可能性则是形成了一簇星形黑洞，并最终合并成一个超大质量黑洞，或者，单个大型气体云坍塌形成了超大质量黑洞。

黑洞是否可以无限制的增长

只要物体的轨道大小远远大于黑洞事件视界的直径，它们便可以在没有任何严重后果的情况下绕轨道运行。关于这个安全绕行轨道值，对于恒星黑洞而言大约为30公里，而对于一个超大质量黑洞而言则为数百万公里。因此，如果任何物体距离太近，它的轨道将变得不再稳定，并终将落入黑洞。当物质落入其中，黑洞便会开始生长，捕获的质量增加了黑洞的质量。对于恒星质量黑洞而言，每当捕获一个太阳质量的物体，其事件视界的半径就会增加约3千米。从理论上讲，黑洞可以无限制地增长，然而，在宇宙中的黑洞没有无限的食物供应，因为迟早他们会在引力范围内消耗所有物质！

并不是黑洞周围的所有物质，都注定要落入黑洞，有时气体会以很快的速度从磁盘吹走的热风中逸出的物质。更为引人注目的是X射线和无线电观测显示，远离一些超大质量黑洞附近的高能喷射器，可以在近光束中以近乎光速进行移动，并且这个过程可以行进数十万光年。然而，即使物质能够以光速移动，一旦它超过事件视界，它就无法逃脱，因此也无法从黑洞中回到原处。这是因为黑洞内部的引力场非常强，以至于空间自身弯曲，任何落入黑洞的东西都只能朝着一个方向行进，即朝向中心的奇点，这是一个无限密度点。虽然史蒂芬霍金表明量子理论暗示黑洞应发射辐射，但预计这种辐射非常微弱、且不可检测，并且，除了质量小于彗星的假想黑洞外，目前尚未被观察到。

黑洞可通过哪两个属性简单归结

当谈到如何描述黑洞时，科学家们将它只归结为两个内容，即黑洞的质量和旋转。仅是这两个部分便能描述所有黑洞物体。 所以，看上去它是如此的简单，然而，事实上要获得黑洞的这两个属性，却是异常艰难。相对而言，获得黑洞的质量是相对更最容易的部分，我们可以通过研究那些像太阳这样的普通恒星绕行的小黑洞，然后使用光学望远镜测量这颗类太阳恒星的速度，以及完全绕黑洞运行所需的时间，从而得出黑洞的质量，这也是天文科学家们多年来测量普通二元系统，以及行星系统中恒星质量的方法。然而，想要测量黑洞的旋转真的很难，黑洞的重力剥离了那颗恒星的气体，气体朝着黑洞落下，形成一个“旋转盘”状的轨道物质。并且，由于非常靠近黑洞，这种气体会在巨大的重力作用下被加热到数百万度，并在X射线中发出明亮的光芒。

最终，一旦这些热气体落入距离黑洞死点25公里的事件视界，便注定会永远消失。但是，当远离这个可怕的事件视界，达到了一个点，那里的重力变得如此巨大，以至于超热气体不能再将自己保持在黑洞周围的稳定轨道上。此时，磁盘突然结束，轨道中的气体也随之突然向内倾斜，在不到千分之一秒的时间内到达事件视界，这会在磁盘中心留下一个大的暗孔，并向下延伸到事件视界。而这个暗洞的半径仅，便取决于黑洞的质量和旋转速度。对于一个根本不旋转，并且达到16个太阳质量的黑洞而言，如M33 X-7，这个暗区域的半径是75公里，是事件视界半径的3倍。简而言之，黑洞旋转越快，该半径越小，对于相对论允许的最大旋转的黑洞，半径就等于事件视界的半径。

首先，我们看不到黑洞内部，因为任何越过边缘的东西都会永远消失，所以它的名字来自于此。但通常情况下，在黑洞的附近，只有小部分材料落入其中，而大部分材料只是永久地旋转。由于靠近黑洞的东西变得过热，我们可以看到与钱德拉的X射线，在黑洞周围的物质，永远不会到达黑洞本身，除非它失去足够的角动量。而这种情况的一种方式是通过流出，没错！黑洞不仅会吸入材料，还会将其吹掉。几乎所有正在积聚物质的黑洞也在驱逐它，当然，这种情况发生在当物质仍然在黑洞本身之外时，众所周知，一旦它在洞的半径范围内，那就什么都不可能逃脱。

本文选自：今日头条