光都逃不出黑洞，X射线流却可以逃出去，原因何在？

　　宇宙中有很多 奇妙的天体 ，一般大家都会根据它们的名字进行想象。
　　那些漂亮的星云 ，基本上都根据其在宇宙中所呈现的模样命名，比如玫瑰星云、鹰状星云、蟹状星云等。
　　宇宙中永不凋零的玫瑰星云NGC2244
　　那么 黑洞 是不是也如它的名字一般，是一个 黑暗的空洞  呢？
　　其实并非如此，真实的黑洞就 像一个甜甜圈 ，它的中心确实为黑色，但周围却有着十分明亮的环状结构。
　　黑洞看起来彷佛能吃下宇宙一切
　　黑洞到底是什么？为什么黑洞可以吞噬物质？X射线流是什么？被其吞噬的物质都去哪里了？下来我们就来了解一下，为什么 光都不能逃出黑洞 ， X射线 流却可以从中脱离？宇宙饕餮——黑洞
　　在相关定义中，黑洞是指 时空曲率达到光都无法从视界逃脱的天体  。
　　1916年，德国天文学家 卡尔·史瓦西 对＂视界＂进行研究，他指出如果一个静态球对称星体的实际半径小于一个定值（9.8米），那么周围就会产生神奇的现象，也就是会出现一个＂视界＂。
　　德国天文学家卡尔·史瓦西
　　几乎所有的物质进入这个界面， 都无法逃脱 ，就连有着宇宙第一速度的光都没有办法逃脱。这个天体被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒称为＂黑洞＂。
　　之所以光无法逃脱，是因为黑洞有着极强的引力 ，使得视界内的逃逸速度比光速大。
　　也正是由于黑洞将光吃掉，所以我们不仅肉眼无法观测到，甚至此前利用望远镜也很难观测到。
　　美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒黑洞的形成
　　关于黑洞几乎可以将一切宇宙中的物质吞噬的情况，事实上与其形成有很大关系。此前科学家对一颗恒星的一生进行研究，我们了解到 恒星最终都会走向灭亡  。
　　当一颗大质量恒星将内部的物质都燃烧殆尽时，就有很大几率发生 超新星爆发  。
　　根据原恒星的质量，在超新星爆发中，其核心就会 留下一颗中子星 ，继续发光发热。但如果恒星质量更大一些，其核心就会留下一个黑洞。
　　哈勃卫星拍摄的超新星残骸1E0102.2-7219（蓝色）
　　根据爱因斯坦的相对论，当恒星向中心坍缩爆炸成黑洞时，其 核心就一直收缩  ，直到所有物质都成中子，此时的内部空间和时间也在 不断压缩中 ，使得核心被压缩成一个致密的星体。
　　此时的黑洞中心就是一个由 黎曼曲率张量 出发构建的标量多项式在趋向中心发散的奇点，这个奇点由于原恒星的超大质量（比太阳质量大几十甚至几百倍），也产生了巨大的引力，使得任何靠近它的物质都会被吸收进去。
　　吞噬恒星的黑洞逃离黑洞的X射线流
　　科学家如此命名黑洞，是因为黑洞的引力将大量的可见光都吸收进去，使得我们无法观测到。但是在2019年，科学家模拟出口径像地球一样大的＂ 事件视界望远镜 ＂，观测到了一个位于 室女座的黑洞  。为什么黑洞可以被观测到？
　　这个黑洞位于一个被命名为 M87的巨椭圆星系 中，它的质量大约是太阳的65亿倍，距离地球5500万光年。
　　科学家拍摄下人类观测到的首张黑洞照片  ，我们才得以看到原来黑洞并非是黑漆漆的一块，它还是会发出光芒。
　　拍摄的首张黑洞照片
　　科学家之所以可以拍到这张照片，其实就是因为发现了黑洞将气体聚拢在周围的时候，由于黑洞引力带来的加速度 导致一些辐射发射  出来，这些辐射在黑洞的两端被喷射出来，其中就包括 X射线流和γ射线 等其他等离子体气流。
　　黑洞喷射出射流
　　X射线流  作为光的一种类型，自然可以发出光亮，M87发射出来的射线流长达5000光年，所以才会被科学家观测到。
　　但是按理说，光不是无法逃离黑洞吗？那为何X射线流却可以从黑洞中逃出来？黑洞的吸积盘
　　我们从黑洞的照片中可以看到，它的中心确实是一团黑色的存在，但是在周围却有 明亮的一团 ，这一圈发光的存在就被称为黑洞的吸积盘  。霍金证明每一个黑洞都有一定温度，黑洞的质量越大，其温度就越低，反之亦然。
　　黑洞吸积盘的形成
　　由于高温气体辐射热能的效率会影响吸积流的 几何和动力学特性  ，从而产生辐射效率较高的薄盘和辐射效率较低的厚盘，也就是说黑洞的 质量越大 ，周围的 吸积盘就越明显 。
　　黑洞强大的引力场会使得被吸引到吸积盘的 物质被压缩 ，其中的热度足够使其激发出电磁辐射，并且大部分都处于光谱的X射线区域。
　　其实这些逃出来的X射线流并非从黑洞的中心发出，或许我们可以将其理解为还没有被吞进黑洞的肚子就被吐出来了。
　　黑洞喷射X射线流X射线流会促进黑洞迅速生长
　　这些被喷射出来的X射线流似乎不止会让人类观测到黑洞的存在，还在一定程度上可以 促进黑洞迅速生长  。科学家通过智利拉斯坎帕纳斯天文台 大麦哲伦望远镜  进行红外观测，发现一个距离地球130亿光年的超大质量黑洞，经过证明这个黑洞是2015年发现的喷射流的源头 。
　　大麦哲伦望远镜
　　随后又有科学家通过NASA的钱德勒X射线天文望远镜，从一个距离地球127亿光年的超大质量黑洞中探索到天体物理喷射流的现象，这是 人类第一次  在X射线中观测到最遥远的 天体物理喷射流  。
　　据了解，这个喷射流已经持续了将近数十万光年，它的喷射足够为黑洞提供一定的供给，使得黑洞不断生长。
　　钱德拉X射线天文台目的是观测天体的X射线辐射黑洞并非完全吞噬物质
　　事实上，按照此前的说法，黑洞会将所有靠近它的物质都一并吞下，但科学家通过模拟实验后发现并非如此。
　　德国汉堡的粒子加速实验室的科学家，对 黑洞吞噬恒星的过程进行模拟 。
　　恒星在靠近黑洞后，会在很短的时间内被黑洞的引力拉扯，大量的恒星物质会在黑洞周围延伸出一大片区域，但是进入黑洞中的恒星物质 只有1% ，剩余的大部分物质都被挤压成射线从黑洞的两极喷发射出 。
　　所以才会出现大量的X射线逃出的情况，这也就是经常在黑洞上演的＂物质井喷  ＂现象。
　　黑洞吸积形成射流
　　虽然我们将黑洞视为恒星的坟墓，但根据这个实验，我们发现黑洞也并不会将恒星的所有物质吞噬，大量的物质还是会 被抛射出去 ，或许这些物质在未来还 有机会形成新的恒星 。
　　当然也有一些恒星的命运会比较惨，一些小质量的恒星可能会被黑洞 直接撕碎成物质流  ，随后被吞进黑洞的中心。在那里我们不知道它会发生什么，它的结局就是一个未知数。
　　每个恒星进入黑洞命运皆不同黑洞也会消亡
　　但是和宇宙中所有的星体一样，恒星也会面临消亡的一天。当黑洞周围不再有可以吞噬的物质时，它就可能会 逐渐蒸发消失  。
　　前面我们提到黑洞本身具有 一定温度 ，当黑洞的质量越小时，它的温度就会越高，蒸发也就越快。
　　黑洞开始蒸发之后，就会开始收缩，随之粒子也会在其失去质量的时候， 增大逃逸速度 。但是要观测到黑洞的消失，其实并不简单，要么时间太长，要么转瞬即逝。
　　一颗大质量的黑洞和小质量的黑洞相遇
　　霍金通过计算后得出， 一个相当于太阳质量的黑洞 ，完全消失殆尽可能需要大约 1x10^66年 。而如果是一颗小质量行星大小的黑洞，那么它的蒸发速度就会很快，只需要1x10-21秒 。白洞
　　由于我们无法观测到黑洞内部的情况，那些被黑洞中心吞噬进去的物质也不知去向，所以科学家就提出，或许在黑洞的另一面存在一个 白洞  。
　　而这个白洞除了与黑洞一样有一个封闭的边界外，其余的就与黑洞完全相反 。
　　白洞是一个强引力源，其外部引力性质均与黑洞相同
　　黑洞吞噬，白洞释放，于是那些被黑洞吞噬的物质就会从白洞这里重新回到宇宙中。在宇宙理论中还存在一种 虫洞  的说法，一些科学家认为黑洞和白洞连接在一起就是虫洞 。
　　虫洞是1916年由路德维希·弗莱姆首次提出的概念
　　但无论是虫洞还是白洞，目前科学家还没有观测到相关的天体存在，所以尚且还 处于理论和猜想中  ，既然黑洞能够得以观察，那这两种天体或许在未来也会被观测到。