黑洞若是吞噬一切那我们是如何感知黑洞的?

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百度说黑洞开始吞噬恒星的外壳时，并不能吞噬如此多的物质，而会释放一部分物质，射出两道纯能量——γ射线，但在释放的同时不会在被吸入黑洞吗？为什么？

ananokok

题主问了一个好问题，我想这个问题可能也是在许多科学领域里面让大家很困扰的问题：对于一个看不见、摸不着的东西，我们是怎么研究然后又给出了许多那么笃定的答案的呢？

其实很简单，任何一个天体、或者说任何一样东西（物体、人物、事件）在这个世界上都不能单独的存在。它总会以各种各样的方式或直接或间接的影响周围的事物。在我们了解一个历史人物的时候，我们会通过了解他周围的人来了解他（譬如说，历史上几乎没有任何对于汪伦的直接记载，但我们却可以通过“桃花潭水深千尺，不及汪伦送我情”看出他的好客），而要想了解一个黑洞，我们可以通过它周围天体和物质的特性来探知它的奥秘。

黑洞最早是一个纯数学上的概念，包括拉普拉斯在内的数学家通过计算，提出如果有一个物体的质量足够大而体积足够小，那它的引力就会大到连光都无法逃离。在爱因斯坦于1915年发表广义相对论一个月之后，德国物理学家史瓦西（Schwarzschild）得到了一个广义相对论方程的精确解，正式预言了这样一种天体的存在。

正如题主问的一样，在黑洞的概念刚刚提出的时候，黑洞的观测是一个非常大的难题，因为它本身既不发光，也不能反射光，而光几乎是天文学家所能依仗的唯一的工具。但随着物理学家们对广义相对论认识的加深，以及对各种极端情况下电磁运动的研究，我们现在能很确切的了解黑洞及周边天体的结构，并且能预言出这些结构会导致的种种可观测效应。所以，我们可以通过观测其他的天体现象来间接判断黑洞的存在。目前比较被接受的黑洞观测方法有三个：

一、引力效应。太阳有巨大的质量，地球也因此受到太阳的引力。可是地球并没有坠入到太阳里去，而是绕着太阳一圈一圈的旋转。和太阳一样，黑洞也有巨大的质量并对周围的天体产生引力。而和大部分人想象的不同，并不是所有的东西都会被黑洞吸引到黑洞中心的奇点。如果有一个物体在黑洞的“事界”（event horizon）之外，那黑洞对于这个物体就会和太阳对于地球一样，让它绕着自己旋转。所以，如果我们观测到有许多恒星绕着某个似乎空无一物的区域旋转，那我们可以肯定的是那个空无一物的区域有一个质量巨大的天体。什么样的天体会质量巨大而又不可观测呢？除了黑洞，也就是遵循黑暗森林法则的外星生物了（参见《三体》）。鉴于后者是科幻小说，科学家们倾向于选择前一种可能性。下图是对于我们银河系中心黑洞的一个观测。在10年的时间里（1992～2002）科学家们观测到了这些恒星对于图中十字区域的圆周运动，证明了黑洞（候选）的存在。



二、引力透镜（gravitational lensing）。根据广义相对论，质量巨大的物体会弯曲周围的时空。而直接的结果，就是形成一种类似放大镜的效应。当有黑洞存在于我们和某些遥远天体之间时，来自遥远天体的星光会被途中的黑洞弯曲和汇聚。下图是引力透镜的效应观测到时的样子：


三、活动星系核（Active Galactic Nucleus，简称AGN，翻译可能不准确）。单独而孤立的黑洞几乎是不存在的。每一个黑洞附近，都或多或少有一些天体，慷慨的奉献着自己的“血肉”养育着黑洞。黑洞这玩意吃东西的时候一点也不文雅，它不仅大快朵颐的汤水四溅，而且是名副其实的大款——吃一碗倒一碗。在这些物质被黑洞的引力捕获并吞噬的过程中，各种带电粒子由于互相之间的摩擦会辐射出大量的高能射线（汤水四溅）；而由于动量守恒和磁场的扭曲，很大一部分的带电粒子本身也被黑洞以接近光速的速度甩出来（倒的那一碗）。这些高能射线（主要是X射线和伽马射线）和带电粒子会遵循一个特定的方向（垂直于吸积盘，也就是accretion disk的方向。这些翻译过来的词听着都很奇怪）从黑洞向外喷射。而如果这些喷射出来的射线和粒子处于能被观测到的方向，我们就又能间接探测到黑洞的存在了。下图是一个AGN的模型（这个模型现在还没有直接观测结果的证实，但被物理界广泛接受和认可）：


所以再总结一下对题主的回答：虽然黑洞吞噬一切，包括光，我们仍然可以通过多种方式去研究和探索，并且观测和感知到它的存在。

也许直到人类灭亡的那一天我们也不可能“看”到黑洞究竟长什么样，也许我们永远也不会有黑洞的幸存者讲述劫后余生的故事。但是人类对知识的渴求，对宇宙的探索，会让我们的脚步越走越远，和黑洞中心的奇点无限接近。

mjbswji

前面都是专业回答，俺给你个外行的。

感知黑洞，就像瞎子过沟，用马竿敲地面，每次敲击都有震动从竿上传来，忽然有一下敲过去，手上没感觉到震动，竿儿好像落在虚空里了，瞎子就知道这是到沟边儿了。

【什么都没有】也是一种信息。

oLjwRgTm

被吞噬的天体在被吞噬以前会先被潮汐力撕爆。γ射线是被撕爆的恒星进入事件界面以前放出的。

rzgjudj

我来用一个外行的理解来首先回答我们是怎么感知可以吞噬一切的黑洞的：

1.主要是靠他作用于其它物体的引力，当一个大质量的恒星围绕着感觉啥也没有的一个空旷区域疯狂转圈时，我们可以计算出这个看似空旷的区域应该有的质量，当这一质量大到从理论上连中子星也不可能对抗本身引力会塌缩时，黑洞就是唯一的解释。当然，黑洞是最可能的解释，但绝不是唯一的解释，也有可能是高科技外星人站在中间用个皮筋拉着恒星转圈也说不定。但我们根据奥卡姆剃刀，用黑洞来解释是性价比最高的解释了。

2.当然，它还会引起经过它附近的光线的扭曲，这就是引力透镜，当我们看到星系扭曲成奇怪的形状，多数是前面有个黑洞。其实也是靠它作用于其它物体的引力才使我们可以感知到它的存在。

3.在垂直于积盘的方向，也就是黑洞的南北极，会有高能粒子与射线发射出来，在空旷的宇宙中绵延上千光年。好了，题主的问题来了：既然黑洞可以吞噬一切，为什么还会发射出粒子？
那是因为：不是黑洞的表面发射的，是位于黑洞的视界之外处发射的。
有点绕啊，如果用地球来比做黑洞，大气层比做视界（物体一但进入大气层，就再也出不去了），那么，是大气层的边缘在黑洞剧烈地吞噬物体过程中发出的粒子与射线，不知道我比喻的对不，反正你这么理解就对了。

以上均手打，有道理您就点个赞。如有不对，专业人士请指正，也可以一笑而过，您就当没看见，咱讨论医学问题就好。