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天文|黑洞：结构、起源与如何探测它们( 二 )


科学家是如何测量黑洞的
由于光线无法从黑洞周围的视界逃逸 ， 所以没有人能真正“看到”黑洞 。 然而天文学家可以通过它们对周围环境的影响来测量和描述它们 。 靠近其他天体的黑洞会对它们产生引力效应 。 另一方面 ， 黑洞的质量可以由黑洞周围物质的轨道来决定 。
天文|黑洞：结构、起源与如何探测它们
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【天文|黑洞：结构、起源与如何探测它们】一个被加热的电离物质包围的黑洞的模型 。 这可能就是银河系黑洞的“样子” 。 布兰登·德弗里斯·卡特 ， CC0 ， 维基百科 。
实际上天文学家通过研究黑洞周围的光的行为来推断黑洞的存在 。 由于本身具有的巨大质量 ， 黑洞可以产生足够的引力来改变光的路径 。 当黑洞后面的恒星相对于黑洞进行运动时 ， 它们发出的光会出现扭曲 ， 或者是那些恒星看起来会以一种不寻常的方式运动 。 根据这些信息 ， 天文学家可以确定这个黑洞的位置和质量 。
这种现象在星系团中尤为明显 。 星系团与其中的暗物质、黑洞的质量结合在一起产生巨大的引力 ， 当更远处的天体发出的光经过该星系团时 ， 光被弯曲 ， 你就会看到奇形怪状的弧和环 。
天文|黑洞：结构、起源与如何探测它们
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天文学家也可以通过黑洞周围被加热的物质发出的放射物 ， 比如无线电或x线 ， 来观察黑洞 。 这些物质的速度也为其试图逃逸的黑洞的特征提供了重要的线索 。
霍金辐射
天文学家探测黑洞的最后一种方法是通过一种被称为霍金辐射的原理 。 霍金辐射是以著名的理论物理学家和宇宙学家斯蒂芬·霍金的名字命名的 ， 霍金辐射是热力学的一个推论 ， 热力学要求能量从黑洞中逃逸 。
这一原理的基本思想是由于真空中的自然相互作用和波动 ， 物质以电子和反电子(正电子)的形式被创造出来 。 当这种情况发生在视界附近时 ， 一个粒子从黑洞中喷射出去 ， 那么另一个粒子将落入黑洞的引力井 。
天文|黑洞：结构、起源与如何探测它们
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对于观察者来说 ， 他们所“看到”就是那个从黑洞中喷射出来的粒子 ， 这个粒子被认为具有正向能量 。 这意味着 ， 根据对称性 ， 另一个落入黑洞的粒子会有负向能量 。 其结果是 ， 随着黑洞年龄的增长 ， 它会逐渐失去能量 ， 因此也会损失部分质量(根据爱因斯坦的质能方程 ， E=Mc2 ， 其中E=能量 ， M=质量 ， c=光速) 。
【天文|黑洞：结构、起源与如何探测它们】作者: John P. Millis, Ph.D
FY: 平陆成浆
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