黑洞为什么会释放射线

jszhang98

设想一下，黑洞能捕获任何物质，包括光线，


为什么还能释放出Ｘ射线，r射线等？？？

fwjmath

X射线是由于向黑洞下落的气体由于摩擦被加热而发出的~~~
我们考虑黑洞的吸积盘的内区。由于处于吸积盘内区的气体大多都已经将所有引力势能什么的转化为动能和热能等了，然后处于吸积盘内区仍然没有被黑洞吞噬的气体，它们的动能肯定很高，然后摩擦生热热能也必定很高，又因为不均匀导致有湍流，所以整个内区是极其高温而混乱的。这样的话，有时候就会有一些小区域由于涨落的原因突然被加热，然后这些气体就会放出X射线辐射。
黑洞的辐射还有就是霍金辐射。不过这个辐射的能量相对小一些。这种辐射的解释就更复杂了，涉及到量子力学的有关内容，比如说真空可以自发极化产生虚粒子对或者量子隧穿之类的东西，可以去买一些讲这个的科普书籍看看~~~比如说第一推动系列的~~~

jszhang98

你的意思是射线是在物质真正落入黑洞之前发出的吗？

fwjmath

对于大部分的辐射，的确是这样的。

碧城仙

唐三藏落入无底洞的时候还大叫“悟空，救我”呢～～～
设想一下，无底洞能捕获任何物质，包括波动的空气，为什么还能释放出求救的声音等？？？

Julian_Yuen

无底洞只是深吧

扎西

大仙的回答可能是某种比方吧：）

碧城仙

我这里赞成 fwj 的观点，唐三藏的叫声是在唐三藏真正落入无底洞之前发出的。

碧城仙

很对，无底洞只是“深”，不管它是不是真的“深”，我们姑且认为它的确是真的“深”——“深”到“深不可测”。

然后我们用高一物理学的知识来解释《西游记》中这一神秘的现象。

首先我们假设无底洞内不存在某种超乎自然的强大的引力，那么在唐三藏下落的过程中，仅仅只存在重力和空气阻力的作用。空气阻力我们暂且忽略不记，重力加速度取 9.8 米/(秒^2)。

我们来看看从唐三藏一脚踏空开始下落那一刻算起，到速度达到 340 米/秒 要多少时间。340/9.8 约为 34.7 秒，也即是说，唐三藏在下落过程的第 35 秒钟的时候他的下落速度就已经超过 340 米/秒，而 340 米/秒 是什么速度？——是声音在空气中传播的速度。这里暂不考虑声音通过无底洞洞壁岩石在固体中传播的过程，就唐三藏那手无缚鸡之力的文弱身子，他的喊声能有多少力量？能在固体中传播多长距离？早损耗殆尽了！而第 35 秒的时候唐三藏下落的距离是 9.8×(35^2)/2=6002.5 米，我们前面已经讲过前提，无底洞“深”到“深不可测”，这 6 公里的下落距离相对于无底洞的“深”来说还远远不够，也就是说这个时候唐三藏还没有“真正”的落入无底洞，问题来了，紧接着唐三藏的下落速度将超过声音在空气中的传播速度，并且下落速度将随着时间的推后再越来越大于声音在空气中传播的速度，根据多普勒效应，从第 35 秒开始，地面上根本无法接受到任何来源于唐三藏的任何声音。也就是说，唐三藏的叫声是在唐三藏真正落入无底洞之前发出的。

再来假设倘若无底洞中真的存在某种无法解释的超乎自然的强大的引力，那么……不需要我多解释了，下落的加速度大得无穷，唐三藏刚刚失足，刹那间，其速度就已经几倍的超音速了……也就是说，唐三藏的叫声是在唐三藏真正落入无底洞之前发出的。另外，如果这种无法解释的超乎自然的强大的引力导致下落隧道中的空气密度增大到空气阻力和空气浮力都无法忽略的程度，我们也依然有理由相信这种引力和重力对唐三藏共同作用产生的向下的加速度要远远大于空气阻力和空气浮力对唐三藏共同作用产生的向上的加速度。

综上所述，唐三藏的叫声是在唐三藏真正落入无底洞之前发出的。

fwjmath

好比喻！只要稍微改一改术语注意一下严谨性的话基本上跟传统的黑洞解释差不多了~~~大仙打比方真不错！
我就只会照本宣科~~~

jszhang98

强，很容易理解，
那就是说如果黑洞没有物质可以吸收的话，我们永远也探测不到它的存在！！

fwjmath

那又不对了。虽然黑洞在没有物质吸收的情况下不能发出很强的射线（也不尽然但我一会儿再讲），但是我们仍然有方法探测黑洞。
比如说通过黑洞所在的双星系统。大部分的黑洞是由大质量恒星坍缩而来的，而又由于宇宙中大部分星体都跟别的恒星结合成双星系统，所以可以期望部分的黑洞都有一个可见的伴星。那么，由于引力作用，这个可见的伴星应该和黑洞互相绕行，而我们能看见的就是一颗星体在作明显的螺旋状运动。我们可以通过这个效应来探测黑洞。如果我们看见一个中年的星体作螺旋状运动而又没有可见的伴星的时候，就有理由认为它有一个大质量致密伴星，可能是中子星黑洞什么的。再通过伴星质量的测量（当然是用天文学方法）确定到底可能是哪种。注意上面的“中年”字样，因为如果伴星在老年的时候，体积已然充满了洛希瓣，这样的话黑洞一定可以吸积到物质，那就不需要以上的方法作为首先探测手段了。
最后，也不是每个黑洞不吸收物质的时候都不能发出射线。确切地说，每一个黑洞都会发出辐射，这就是著名的霍金辐射。当黑洞很大的时候，它的霍金辐射能量很低，很难被探测到。但是当黑洞很久没有吞食物质的时候，它的能量账本上面只有支出（霍金辐射）没有收入，它的质量就会渐渐变小（质量=能量），视界也会渐渐缩小，从而辐射能量也会渐渐增强。到最后，这个黑洞就会在一阵高能辐射中蒸发。当然，这个过程是极其漫长的，通常比至今的宇宙年龄还要长。现在对于一些没有找到原因的高能Gamma射线暴，有些科学家提出的可能解释就是原初黑洞或者恒星黑洞的蒸发。
如果想了解黑洞的话，建议查阅一下科普书籍，比如说：
《黑洞》，湖南科学出版社，ISBN=7-5357-2233-4

jszhang98

辐射出的能量有没有速度？
是否比光还快？
如果没有足够快的速度，能否逃出黑洞？

fwjmath

辐射出的能量以光子的形式存在，速度为光速。
至于辐射为什么能逃出来，解释很复杂，属于量子力学的范畴，而且与直觉完全相反，如果想了解的话还是去读一下科普读物为好。这里简单说一句：辐射的粒子开始发射的时候仅仅在黑洞视界很近很近的地方，不是完全在视界上。

Rojer

关于霍金辐射是这样的：量子理论认为真空中存在随机的能量涨落，这些起伏会产生“虚粒子”（称其为虚粒子是因为无法被直接观察到，但是它们的间接效应是存在的）对，而这些粒子对几乎在产生瞬间就相互湮灭消失在真空中。在黑洞视界附近产生的粒子对中的一员如果不幸落入视界，那么另一个就会飞向无穷远处，从外界的观察者来看飞出来的粒子就如同黑洞发出的辐射。