黑洞为什么会吸走别的物质 但部分物质又被黑洞吐出了

2021年11月4日发表的一项新研究中，创建了一个新的关于M87星系黑洞的计算机模型。新的计算机模型显示，第一个（同时也是唯一一个）被人类拍摄到照片的黑洞正在往外喷射巨大的等离子体流，其速度接近光速。

这个黑洞距离地球5500万光年，其处于处女座（Virgo constellation ）的Messier 87星系，简称为M87。其核心有一个质量为太阳65亿倍的黑洞。2019年，一个名为“Event Horizon Telescope”的国籍研究合作机构对该黑洞进行了成像，这也是有史以来第一张图像。

M87中的黑洞以接近光速的速度往外喷射相对论射流，即等离子体射流。在新的研究中，一个国际研究小组通过用计算机对黑洞及其喷射的射流进行了非常详细地建模，由此收集到了关于黑洞及其射流新的见解。

该团队使用三维超级计算机模拟来模拟M87黑洞及其吸积盘的区域——由气体、等离子体和各种粒子组成的盘，围绕着黑洞并为其提供能量。该团队将基于现有观测结果可能存在于这个黑洞的温度、物质密度和磁场都纳入了考虑范围。

这帮助了研究人员创建了一个关于黑洞区域的计算机模型，他们使用这个模型来跟踪和研究黑洞射流中的光子和光粒子的运动。之后，他们将这些计算机模型中的管子跟踪数据转换成无线电图像，然后与真实世界中的观测结果进行比较。

他们发现，他们的计算机模型中产生的数据与真实世界中的数据非常吻合，这也给了他们自信，关于他们的计算机模型可以对黑洞区域进行相当准确的描述。

该研究的主要作者、歌德大学理论物理研究所的Alejandro Cruz-Osorio在一份声明中说：“我们关于M87的电磁辐射和喷射形态的理论模型和无线电、光学和红外光谱的观测结果惊人的吻合。”

现在，虽然研究人员已经能够研究和观测M87中的黑洞（得益于2019的图像），但仍有许多问题等待解答，比如如此强大的相对论射流是如何产生的，以及它如何保持稳定，如何在太空中喷射出很远的距离。

据Cruz-Osorio说，从他们的计算机模型中收集到的关于黑洞喷流的数据展示了喷流可能是如何工作的。他说：“模型显示，超大质量黑洞M87可能是高速旋转着的，等离子体在喷流中呗强烈磁化，将粒子加速喷射到数年光年的范围内。”

歌德大学理论物理研究所的研究员，同时也是共同作者Luciano Rezzolla补充说：“除了推进我们对于M87星系黑洞的理解之外，该团队计算机模拟的图像与爱因斯坦的广义相对论的预测是一致的。”

Rezzolla说：“我们模拟的图像与天文观测结果与此接近确认了另一件事，即爱伊斯坦的广义相对论是对星系中心存在超大质量黑洞的最精确和自然的解释。尽管还有其他理论可能替代广义相对论的空间，但我们的研究使得该空间进一步缩小了很多。”

相关知识

室女A星系，又称梅西耶87，简称M87，一名NGC 4486，是室女座的巨型椭圆星系，也是银河系附近质量最大的星系之一。此星系拥有几项受瞩目的特性，第一，其球状星团数量特别多──M87星系里共含12,000个球状星团，参考之下，环绕银河系的球状星团数量为150-200个。

哈勃望远镜观测到的M87喷流现象。

黑洞是时空展现出极端强大的引力，以致于所有粒子、甚至光这样的电磁辐射都不能逃逸的区域。广义相对论预测，足够紧密的质量可以扭曲时空，形成黑洞；不可能从该区域逃离的边界称为事件视界。虽然，事件视界对穿越它的物体的命运和情况有巨大影响，但对该地区的观测似乎未能探测到任何特征。在许多方面，黑洞就像一个理想的黑体，它不反光。

BY: Chelsea Gohd published

FY: balancehorse

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