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自然科学

黑洞如何运作

黑洞是一片引力让所有可能路径都向内弯曲的区域。

想象一条流向瀑布的河。离瀑布较远时，小船还能划出去；一旦越过水流快于任何船只的边界，所有路线都会通向更深处。

  1. 越来越多的质量让时空网格产生逐渐加深的弯曲。温和弯曲极端弯曲行星恒星黑洞

    步骤 1

    质量弯曲时空

    质量和能量会弯曲时空。越多质量挤在越小的空间里，附近的弯曲就越极端。

  2. 一颗大质量恒星消耗燃料、发生坍缩并形成恒星质量黑洞。大质量恒星燃料将尽核心坍缩黑洞

    步骤 2

    部分大质量恒星坍缩

    当大质量恒星耗尽可用燃料时，它的核心可能充分坍缩，形成恒星质量黑洞。

  3. 黑洞周围的圆形事件视界标出了路径只能向内的边界。外部空间事件视界内部

    步骤 3

    事件视界是一条边界

    在事件视界上，所有未来路径都指向内部，连光也无法返回外部。

  4. 黑暗的黑洞周围环绕着位于事件视界外的明亮炽热物质盘。黑洞没有光能逃脱看起来黑暗吸积盘炽热的绕行物质可以明亮发光

    步骤 4

    黑洞本身保持黑暗

    内部的光无法逃脱。许多图像中的明亮光环，是事件视界外的炽热物质。

  5. 地球以相同轨道绕太阳和一个等质量黑洞运行。太阳一个太阳质量地球绕其运行等质量黑洞远处引力相同地球仍会绕行

    步骤 5

    远处的引力表现正常

    若用等质量黑洞替换太阳，地球轨道会几乎不变——但阳光会消失。

  6. 绕行恒星、发光气体、引力波和黑暗阴影四种观测都指向一个黑洞。绕行恒星炽热发光气体引力波黑洞阴影

    步骤 6

    我们探测周围效应

    天文学家测量绕行恒星、发光气体、引力波，以及黑洞在附近光线背景下投出的阴影。

常见误区

黑洞像宇宙吸尘器一样吸入一切。

在远处，它的引力与任何同质量物体的引力表现相同。只有当物体的路径足够靠近时，它才会落入黑洞。

快速检查

黑洞周围常见的明亮物质是什么？

  1. 事件视界外的炽热物质
  2. 从内部逃出的光
  3. 黑洞的固体表面
查看答案

绕行物质在穿过事件视界前会升温发光；黑洞本身仍然黑暗。

资料来源

  1. Black HolesNASA Science
  2. Anatomy of a Black HoleNASA Science
  3. Types of Black HolesNASA Science