「黑洞」所谓“逃逸”的光并未进入过黑洞
天闻频道
黑洞的形象在人们心中可不算“好” 。 任何物质 ， 甚至是光都无法从黑洞中逃逸 ， 给黑洞披上了一层恐怖、神秘的面纱 。 然而 ， 近日却有报道称“从黑洞逃逸的光线会被再次拉回黑洞” ， 这是怎么一回事？
光真的能逃出黑洞的魔爪吗？这一研究是否会撼动黑洞理论及其背后的现代宇宙学大厦？相信一连串问号已经在很多读者的心中升起 。
这篇报道是基于美国加州理工学院物理学家赖利·康纳斯（Riley Connors）等研究人员近期发表在《天体物理学》期刊上的一项研究 。 科技日报采访人员就此采访了中国科学院国家天文台研究员陆由俊 。
他表示 ， 原论文中并未提及光线能从黑洞中逃逸 ， 所谓“逃逸又被拉回”的光线实则源自黑洞周围的吸积盘 ， 原因在于黑洞强大的引力场能够致使其附近的光线剧烈弯曲 。 该研究确实为这一理论提供了新的证据 ， 但应明晰此前该理论便已经积累了不少有力的证据 。
吸积盘上的光子跳跃之舞
研究团队通过建模方式探讨了黑洞X射线双星XTE J1550-564在1998—1999年间、2000年爆发期间的吸积特性 ， 发现黑体辐射机制主导下 ， 吸积盘上辐射出的X射线中 ， 约有5%的光子的轨迹会在黑洞的强大引力作用下被弯曲并再次撞击到盘面上 。
黑洞X射线双星是由一颗黑洞及一颗正常恒星组成的双星系统 ， 黑洞会不断吸积恒星的物质 ， 直至恒星消亡 。 物质在被吞噬时 ， 会沿螺旋状轨道靠近并落入中心的黑洞 ， 从而在黑洞周围形成圆盘状的吸积盘 。 在黑洞的引力下 ， 吸积盘内物质具有极快转速 ， 物质之间的摩擦使它被加热至数十亿摄氏度的高温 ， 从而辐射出X射线等光子 。
黑洞的边界称为“视界面” 。 “任何进入视界面的物质都无法逃逸 ， 这是黑洞的特性 。 ”陆由俊表示 ， 吸积盘位于视界面外部 ， 是黑洞的“粮仓” 。 吸积盘上 ， 外侧位置由于距离黑洞相对较远 ， 辐射出的光子可能会在漫漫太空中穿梭游荡 ， 有可能直接被望远镜捕捉到；而靠近黑洞吸积盘内侧位置诞生的光子则往往没有星际旅行的机会 ， 黑洞强大的引力场会对其轨迹造成强烈弯曲 ， 甚至可以使光子从吸积盘的一侧跳跃到另一侧 ， 在黑洞“上空”划出一道唯美的曲线 ， 再次投入到吸积盘的怀抱中 ， 宛如璀璨的生命之舞 。
事实上 ， 这类光子无法被望远镜直接捕捉到 ， 那学者们是如何得知这一现象的？陆由俊解释道 ， 这类光子会被吸积盘吸收 ， 并辐射出新的光子 ， 就像光线照射在镜面上被反射 ， 最终进入望远镜的是“反射线” ， 即新光子 ， 只是此光子已非彼光子 。 学者便可根据新光子参数反推出它们的“前世今生” 。
为传统理论提供新证据
1998年 ， 黑洞X射线双星XTE J1550-564就被美国国家航空航天局（NASA）的天文卫星罗西X射线计时探测器探测到 。 此后的二十余载 ， 国际上多位学者纷纷展开研究 ， 其X射线光谱、时变特性等已经得到了广泛研究 。
“这是首次在XTE J1550-564系统中探测到的吸积盘内侧‘反射’现象 。 ”研究人员在论文中写道 。
“理论是传统的理论 ， 现象也在意料之中 。 但不可否认的是 ， 该项研究确实用一种新源证实了广义相对论中引力场与光线的作用理论 ， 积累了新的观测证据 。 ”陆由俊表示 ， 通过分析望远镜观测到的“反射成分” ， 可以计算并确定吸积盘的内边界、自旋转速等参数 ， 为探究黑洞相关特性提供一种新的方法 。
陆由俊还提及 ， 像这种强引力场致使光线高度弯曲的现象需要天体同时满足大质量、小尺度两个因素 ， 通俗来说就是天体需具有超高密度 。 例如 ， 中子星也具有强大的引力场 ， 中子星的半径是同等质量黑洞的视界的3到6倍以上 ， 因此 ， 中子星表面附近的光线弯曲程度远没有黑洞视界附近的光线弯曲程度强烈 。
正是由于学者们的孜孜探索 ， 才一点一滴地勾勒出万物默默遵循的“天道”规律 。 “每种理论或学说的提出 ， 都会伴随着大量、漫长的证据累计过程 ， 这是天文的魅力 ， 亦是科学的魅力 。 ”陆由俊说 。
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