宇宙大事件（12）黑洞吸积-黑洞有个“甜甜圈”，吃东西的时候会发光？

目前主流科学界对黑洞的认知是，这种既不发光，也不反射光的天体在宇宙中是普遍存在的，大量观测数据表明，宇宙中的大部分星系中心都有一颗质量超过几十万倍太阳的超大质量黑洞，银河系的其它地方存在着几千万个恒星黑洞。黑洞太黑了，我们无法观测它，但就像我们看不见风，却可以通过飘扬的旗帜来判断风存在一样，我们可以通过观察黑洞吃东西来判断它们的存在。所谓的黑洞吃东西其实是个比喻，它指的是黑洞附近的气体、尘埃和恒星的部分物质坠落进入黑洞的过程，还有个名字叫黑洞吸积。

在讲黑洞吸积之前，需要把黑洞的一个中心和一个界限跟大家来讲一下，这个中心指的是黑洞正中心的那个点，这个界限指的是黑洞的事件视界。

黑洞的正中心是一个非常特别的存在，它还有个名字叫奇点，指得是奇异、奇特的意思。在黑洞的内部，没有任何力量能够对抗万有引力，黑洞的全部质量会坍缩到这个奇点上。这个点的体积无限小、密度无限大、引力无限大、时空曲率无限大，我们已知的所有物理定律在这个点上都会失效。目前对于黑洞的奇点问题我们是一筹莫展的，理论上，它由爱因斯坦的广义相对论预测而来，但广义相对论又无法解释它，而且因为事件视界的存在，我们也无法观测到奇点。

黑洞的事件视界是以黑洞的正中心为球心，以史瓦西半径为半径的球面，史瓦西半径与该黑洞的质量成正比，质量越大的黑洞，它的事件视界表面积越大。事件视界是一条严格的界限，任何粒子只要迈进了这个界限之内，就再也无法出来。

在事件视界内部发生的事情没有人知道，我们只能观察其外部发生的情况。所以，就算有人能够完整地进越过黑洞的事件视界并且观察了黑洞的模样，了解了奇点的构造，但他也无法把这些信息告诉我们，因为事件视界的一条严格的分界线，就像但丁《神曲》的名言说的那样：入此门者，必当放弃一切希望。

由于一般的黑洞质量都比较大，所以黑洞事件视界外面的时空扭曲程度依然非常高。在强大的引力作用下，黑洞附近大量的气体、尘埃就会被这股力量所吸引，向着黑洞的方向下落。它们一边靠近黑洞，一边围绕着黑洞高速旋转，形成一个巨大的盘面，这个盘面就叫做黑洞吸积盘。

在事件视界外面，被吸入的气体与尘埃原本就有一些角动量，在落进黑洞的过程中，由于转动惯量减小和角动量守恒定律，粒子的转动速度会越来越快，物质与物质之间因为剧烈的摩擦而温度剧烈升高，而且越是靠近黑洞的区域温度越高。所以黑洞的吸积盘会释放出高能的电磁辐射，比如伽马射线、X射线、可见光等，这会使得吸积盘发出明亮的光芒并照亮黑洞，这就是黑洞吃东西的时候会发光的原因。我们之所以能够看见黑洞，也是因为吸积盘的存在，这些年科学家们给黑洞拍了不少照片，拍摄的也正是吸积盘。