黑洞演化及其光圈原理

黑洞演化及其光圈原理

图8-1 超核的物质吸盘

同理,银环以内的区域是超核的银环吸盘。进入银环的原始星云总有一部分进入银环吸盘,随着这部分微粒围绕超核持续螺旋下落,超核的场强持续增强,微粒不断被分解为各种光子;接下来跟光子一样,最终被完全撕碎为cn粒子,落在超核表面而成为超核的一部分。

图8-2 黑洞成长原理

光子吸盘和银环吸盘统称黑洞的物质吸盘,简称黑洞吸盘,宇宙学上称之为吸积盘。整个黑洞吸盘从外到内具有层状物质分布结构,依次为分子、原子、原子核、质子、高能光子(电子)、低能光子、cn粒子等。这种物质的层状分布也是黑洞吞噬银盘物质过程中,微粒物质逐步分解的过程和顺序。

黑洞吸盘的物质分解过程与双极喷流的物质聚合过程,共同构成了一个完整的自循环系统,如图8-2所示。正是这个自循环系统推动着黑洞(超核)的成长和演化。

值得一提的是,我们在天文观测中,会看到在银环吸盘中有一个光圈(光球)。关于光圈的成因将在下节讨论。

2. 黑洞光圈──一幅缩略的宇宙全景图

现代宇宙学认为,在距离黑洞半径为1.5Rg(Rg为史瓦西半径)的星面上,沿星面水平方向光子将绕黑洞转动,形成一个由光子构成的球状壳层──光层。于是,外界观测者会看到在1.5Rg处有一光圈。如图8-1所示。

从上一章讨论可知,在光圈区域的确有大量光子和各种粒子围绕超核运行。但正是由于这些光子和粒子围绕超核运行而无法到达地球,故这些光子和粒子我们是观测不到的。由此可见,我们从地球上看到的光圈与围绕超核运行光子和粒子无关,而是另有原因。

根据天体的凸透镜效应(宇宙学上称之为引力透镜)和康普顿散射②(简称散射效应,又称凹透镜效应),由于超核是宇宙中最大型的天体,其场强也是最强大的。因此,超核的凸透镜效应和凹透镜效应无疑也是最强大的。

无论是系外天体(ES)还是系内恒星(IS),也不管这些发光天体处于什么位置,它们发出的光线总有一部分经超核场弯曲后到达地球,被我们所看到,如图8-3所示。图中实线为系外天体和系内恒星直接到达地球的光线,经超核外侧弯曲(即引力作用)到达地球的虚光线是凸透镜效应的结果,经超核内侧弯曲(即反射)到达地球的虚光线是凹透镜效应的结果。

图8-3 黑洞光圈形成原理

由此可知,我们所看到的黑洞光圈,本质是宇宙中无数的系外发光天体和银河系中无数的系内发光天体,经超核的凸透镜效应和凹透镜效应,在超核周围所形成影像的集合。而且,许多发光天体在光圈中会有两个、甚至多个影像。

由此可见,黑洞光圈是黑洞(超核)对整个宇宙中发光天体聚光效应的结果。因此,每个黑洞光圈都是一幅缩略的宇宙全景图。也正是因为黑洞(超核)隐身在这幅缩略宇宙图景的后面,才使得我们无法看到它的真容,进而导致了人们对黑洞存在与否的广泛而持久的争论。

显然,当前天文学界和宇宙学界对黑洞光圈存在曲解,进而导致对黑洞乃至宇宙的认识误入歧途。比如,近年来已经观测到黑洞光圈内存在大量类星体,通常认为它处在黑洞背后很远的某个位置。然而,根据上述黑洞光圈形成原理可知,在黑洞光圈中所观测到只是类星体的一个影像而已,这个类星体的真实位置可能在宇宙中任何一个角落。

注:本文摘自刘泰祥著《天体演化概论》第八章,该书于2015年从中国台湾蘭壹出版社出版发行返回搜狐,查看更多

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