红日药业姚小青视频:磁場：黑洞快速吞噬物質的有效工具

磁場：黑洞快速吞噬物質的有效工具  

　　宇宙中的神秘天體——黑洞往往都在貪婪地吞噬著周圍的物質，“捕食”的黑洞擁有一個面積很大的捕食器官,不斷從外界吞噬物質，這個捕食器官就是盤繞在它周圍的吸積盤。　　  

　　◆可怕的吸積盤 

　　吸積盤就像盤繞成一團的蛇一樣，最外緣的部分是“蛇嘴”，周圍的恒星一旦被“蛇嘴”咬上，就別想擺脫掉。恒星體內的物質就會源源不斷流向黑洞吸積盤，像被吸血一樣，“血液”不斷被吸入“蛇嘴”，進而被黑洞吞噬。從模樣上看，就好像一個氣球(恒星)的氣球嘴被一個圓盤邊緣粘住了，氣球內的氣體(恒星物質)通過氣球嘴在不斷流向圓盤。  

　　組成吸積盤的物質卻是正在被吞噬的物質，這些物質一旦被吸到黑洞周圍，會因為被黑洞綁架而馬上慌了手腳，不知所措地隨著漩渦不斷向黑洞的大嘴旋進，在淪為黑洞的美餐前，發出“慘叫聲”，以X射線的形式傳了出來，還有一些被剝離得遍體鱗傷卻還幸運一點的離子逃離出來……這就是黑洞吸積盤裏發生的慘像。  

　　為什麼黑洞會擁有一個螺旋式旋進的可怕的吸積盤呢？根據以往科學家的觀點，這是黑洞的強引力場造成的。  

　　科學家告訴我們：黑洞的質量一般較大，但體積又極其小，這就使得黑洞周圍的引力場極其強大。例如，我們銀河系的一個黑洞，質量是太陽的7倍，而其體積，據科學家認為很可能只有針尖那麼大。於是根據愛因斯坦的廣義相對論，黑洞周圍的時空極度彎曲，一旦進入其警戒線之內(對於上述黑洞，警戒線範圍是方圓10千米的範圍)，連沒有靜止質量的光子都會被吸入黑洞，無法再脫離警戒線逃離出來。因此，黑洞警戒線內部的世界在我們看來就是黑的，像一個幽暗的無底洞，黑洞之名由此而來。要想逃離黑洞的警戒線(視界)，除非你有超光速的本領。  

　　上述警戒範圍是對於擁有光速的光子來說的，而對於速度較低的物質，黑洞的警戒範圍肯定會向外擴張，也許方圓多少萬千米的範圍都是黑洞的領地，普通物質一踏入“禁區”，就會被黑洞強大的引力吸引，陷入黑洞的吸積盤，而吸積盤裏的物質也正在黑洞引力下，不斷向黑洞盤旋靠近。可怕的吸積盤漩渦就在強大的引力作用下形成了。  

　　◆懷疑黑洞的引力  

　　可是科學家卻發現，黑洞引力的理論存在著重大的缺陷。  

　　一個轉動的物體，若施加與物體線速度方向平行的力，這個力就會產生促進或阻礙物體轉動的效果，這種效果可以用轉矩表示。若想讓物體停止轉動，必須施加阻礙轉動的轉矩，例如，汽車在刹車時，為了讓車輪不轉動，順時針轉動的輪子，必須通過刹車板對輪子施加一個逆時針的轉矩，輪子才會停下來。若沒有任何摩擦，輪子會永遠轉下去。這就像讓一個向前開的汽車停下來，必須施加一個向後的阻力一樣。直線運動的物體有慣性，轉動的物體也有轉動慣性，以角動量表示。如果不對轉動的物體施加轉矩，那麼物體轉動的角動量就保持恒定。物體會循著自己的軌道很穩定地圍繞中心轉動。  

　　物體在一定軌道上繞中心旋轉，如果引力恰好等於離心力，物體就會很穩定地旋轉，並不會向中心下落。我們發射的人造衛星，只要衛星的旋轉角動量不變，衛星會很穩定地繞地球旋轉，甚至時間太長久了，經歷風吹日曬的衛星破碎了，其碎屑也會持之以恆地在太空繼續旋轉下去。我們若想回收衛星，必須讓衛星的旋轉角動量降低，衛星才會逐漸向地球靠近。  

　　問題來了。黑洞吸積盤裏的物質和吸積盤外的恒星都在繞黑洞旋轉，如果只受到黑洞的引力作用，那麼這些物質的角動量應該是不變的。一秒鐘之前和一秒鐘之後物質的轉動是一樣的，吸積盤裏的物質不應該向黑洞方向下落，吸積盤外的恒星也不應該被黑洞恣意吸取“血液”。儘管黑洞的引力強大，也奈何不了其警戒線之外的物質。而在黑洞警戒線之外的物質若不向黑洞方向下落，又怎麼會無緣無故落進警戒線之內呢？這樣，黑洞周圍的吸積盤應該可以與黑洞相安無事。也就是說超過一定的距離，物質就會像繞地球旋轉一樣，繞著黑洞安穩地轉動，不該向中心靠攏。  

　　除非，有一種作用起到了一種轉矩的作用，降低了物質的角動量，物質旋轉速度慢了，才有可能向黑洞方向下落。  

　　對此，往往科學家都會想到摩擦力，物質轉動過程中的相互摩擦會提供阻礙轉動的轉矩，會改變物質的角動量。可是這種物質盤內部的摩擦力會很大嗎？木星和土星環等物質盤內部的摩擦力就很小。可見，引力和摩擦力都不足以導致黑洞吸積盤裏的氣體那麼快地墮入黑洞。  

　　到底是什麼導致吸積盤內物質的角動量丟失那麼快呢？  

　　◆磁場幫助黑洞消化食物  

　　30多年前，科學家就注意到了吸積盤物質角動量的快速丟失，科學家也曾經把懷疑的眼光投向了磁場作用，只是沒有找到磁場盜取角動量的證據。  

　　最近，美國密歇根大學的科學家通過觀測我們銀河系的GRO J1655雙星系統，發現了黑洞中的磁場作用的證據。這個雙星系統包括一個7倍於太陽質量的黑洞和一個2倍於太陽質量的恒星，其中的黑洞正在通過吸積盤貪婪地吞噬著恒星體內的物質。通過衛星上的錢德拉X射線天文臺觀測，黑洞吸積盤中心正在以漏斗狀向外不斷散發出大量的X射線和大量的帶電粒子，看起來就像從黑洞中心正吹出狂風，形狀如同明亮的火焰。  

　　這種X射線光譜顯示，數百萬度的氣體盤旋在黑洞周圍，一些熱氣被狂風吹走，而大量的熱氣正在向黑洞旋進，這與計算機模擬的磁場和物質的相互摩擦產生的磁場風很一致。科學家通過光譜分析認為，黑洞中存在磁場，在黑洞磁場作用下，吸積盤裏的氣體劇烈地相互摩擦，產生大量的熱，高溫導致氣體電離，並釋放出X射線，各種帶電粒子又在磁場作用下被狂風吹了出來。高溫和高強度的風意味著黑洞具有高強度的磁場，若沒有磁場的作用，單純的摩擦熱和射線不會形成這麼強烈的風。  

　　正是這陣強烈的風偷走了周圍物質的角動量，再加上摩擦產生的阻礙轉矩，吸積盤裏的物質角動量大大減小，這相當於物質喪失了能夠與黑洞引力相抗衡的力量，不可能在原來的軌道安穩地旋轉，它們在黑洞引力下身不由己，只能乖乖地被黑洞吞食。  

　　可見，磁場磨擦是黑洞快速吞噬物質的關鍵，是產生燦爛炫目的X射線光譜的根源。據測定，GRO J1655黑洞所釋放出來的X射線如此明亮，簡直與整個銀河系其他所有方式釋放的X射線亮度差不多。科學家猜測，宇宙中有四分之一的X射線輻射是物質向黑洞下落的過程中放射出來的，包括那些宇宙中最亮的天體——強大的脈衝星。原來，可怕的黑洞主要是靠無形而強有力的磁場來捕食的，它和引力場一唱一和，可使食物乖乖送上門來。  

　　科學家也終於認識到，黑洞雖然是宇宙中最黑暗的天體，它卻給世界貢獻了大量的光明——X射線輻射。（來源: 大科技）