黑洞吸积

天文学术语

黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现的，这一过程被称为吸积。高温气体辐射热能的效率会严重影响吸积流的几何与动力学特性。观测到了辐射效率较高的薄盘以及辐射效率较低的厚盘。当吸积气体接近中央黑洞时，它们产生的辐射对黑洞的自转以及视界的存在极为敏感。对吸积黑洞光度和光谱的分析为旋转黑洞和视界的存在提供了强有力的证据。数值模拟也显示吸积黑洞经常出现相对论喷流也部分是由黑洞的自转所驱动的。

科学原理

天体物理学家用“吸积”这个词来描述物质向中央引力体或者是中央延展物质系统的流动。吸积是天体物理中最普遍的过程之一，而且也正是因为吸积才形成了我们周围许多常见的结构。在宇宙早期，当气体朝由暗物质造成的引力势阱中心流动时形成了星系。即使到了今天，恒星依然是由气体云在其自身引力作用下坍缩碎裂，进而通过吸积周围气体而形成的。行星——包括地球——也是在新形成的恒星周围通过气体和岩石的聚集而形成的。但是当中央天体是一个黑洞时，吸积就会展现出它最为壮观的一面。

形成原因

尽管中央超大质量黑洞的存在已经被人广为接受，但是对它们的形成过程仍然一无所知。黑洞质量与星系质量的紧密联系预示超大质量黑洞的形成是与其宿主星系的形成分不开的。对这一现象的一个潜在解释是，当黑洞通过吸积生长时，它会在其周围沉淀下足够的动量和能量，以此来吹散星系中的气体切断自己的物质补给。这一过程也会决定星系中所能形成恒星的总数，而且可以归整大到星系团尺度的结构。因此，尽管还没有引起足够的重视，但是黑洞确实在宇宙结构的形成与演化中扮演了重要的角色。

黑洞质量

黑洞是爱因斯坦广义相对论最为惊人的预言之一：如此大的质量集中在一个非常小的体积内，致使引力压倒了一切其他的力，使得没有东西——包括光——可以逃脱。与普通的表面不同，黑洞有一个视界，这个虚拟的表面将黑洞内部与外界隔开。有意思的是，广义相对论预言类似天体物理学研究的宏观黑洞是极为简单的天体；仅仅使用两个参数就可以完全描述它们，这两个参数一个是质量，另一个是自转。

超大黑洞的质量从106-109个太阳质量不等，而且还与宿主星系核球的质量紧密相关，大约是核球的1/1000。超大质量黑洞的最直接证据来自银河系中心，在那里恒星绕中央黑洞转动的椭圆轨道已经被观测到了，这可以精确定出它的质量为3.7×106个太阳质量。当超大质量黑洞吸积周围的气体时，它就会成为活动星系核。活动星系核可以极为明亮（达到1048尔格/ 秒），压倒其宿主星系中的所有恒星。

产生物质

当30-100个太阳质量的恒星耗尽其核燃料就会在其自身引力作用下坍缩，形成大约10个太阳质量的黑洞；在诸如银河系这样的星系中可能有1千万个这样的黑洞。其中绝大多数无法看见，但是当它们吸积来自伴星的物质时就会成为明亮的X射线源；它们被称为X射线双星。更为壮观的是，坍缩星中央新形成的黑洞吸积可能会产生宇宙间最剧烈的爆发——γ射线暴。

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