科普：黑洞

黑洞

黑洞是引力最极端的表现形式。当足够多的物质，无论是大质量恒星生命结束时留下的残余物，还是星系中心的气体，被压缩到一个足够小的体积时，引力(相互吸引，把所有东西拉到一起）变得如此强大，以至于没有其他力量可以与之匹敌。物质被拉在一起，最终变得如此紧密和密集，以至于它的引力变得如此强大，最终没有任何东西可以逃脱，即使是光也逃脱不了。据说，在那个点上，它已经形成了一个黑洞，围绕黑洞的任何东西都无法逃脱的距离被称为事件视界。KIPAC的科学家们正在努力了解黑洞的方方面面：它们是如何形成的，它们是如何变化的，当物质落入黑洞时释放能量的确切过程，以及一些黑洞能够发射射流的过程。

质量与太阳相当的黑洞散布在银河系和邻近的星系中，当质量最大的恒星到达生命的尽头时，它们就形成了。此外，超大质量黑洞，比太阳大100万到10亿倍，位于星系的中心。这包括位于我们银河系中心的人马座A*。黑洞很难直接观测到，因为没有光可以从视界内逃逸。幸运的是，当物质落入黑洞时，它会变得过热，并在穿过视界之前产生强烈的光源。

走出黑暗......光

我们可以观察到银河系中的恒星质量黑洞，当它们以X射线双星中的伴星物质为食时。当气体落入星系中心的超大质量黑洞时，它会照亮活跃的星系核（AGN）或类星体，这是我们从宇宙最远的地方看到的最强大的连续光源。在令人印象深刻的光秀之上，一些黑洞能够将物质流发射成射流。喷气机的速度接近光速；有些甚至可以跨越很远的距离，到达远离宿主星系的地方。KIPAC的科学家利用X射线望远镜、费米伽玛射线望远镜以及各种光学和射电望远镜对黑洞及其喷流进行观测。然后将这些观测结果与理论模型和计算机模拟相结合，以绘制和了解各种类型黑洞周围的极端环境。

靠近黑洞的高能粒子的日冕发出的X射线照射在螺旋进入的气体吸积盘上，使KIPAC天文学家能够绘制出事件视界外的极端环境。在射电星系和有大量射电信号的AGN中，可以利用旋转黑洞能量的喷流从宿主星系发射出很远的距离，将大量的动能带到周围的气体中。与此同时，强大的风将能量带入银河系。当喷流指向地球时，AGN被称为耀变体。耀变体在电磁波谱的所有可观测波段都具有很强的可变性，因此用对不同波长辐射敏感的仪器同时观测对研究它们至关重要。KIPAC的科学家研究了耀变体的伽马射线发射，以了解喷流及其与黑洞和吸积盘的关系，以及耀变体对整个宇宙演化的贡献。

潜伏在星系中心的黑洞

AGN和类星体中超大质量黑洞的总能量输出与将其星系的组成恒星聚集在一起的总能量相当。这意味着星系中心的超大质量黑洞一定在星系的形成和成长中发挥了重要作用，通过一个被称为AGN反馈的过程。随着星系因外部气体的流入而变得越来越大，星系中心的超大质量黑洞也随之增长，黑洞的能量输出能够将气体从星系中推开，减缓星系的增长，并控制整个星系中恒星的形成。

KIPAC的科学家们研究星系中心的超大质量黑洞是如何与周围环境相互作用的。他们不仅研究了黑洞释放能量的过程，还研究了AGN如何随着时间的推移而演变，以及在不同星系环境中发现的超大质量黑洞的数量，他们正在努力拼凑黑洞是如何与宿主星系一起成长的，以及它们在控制我们宇宙结构的成长中所扮演的角色。