黑洞可能是整个宇宙中存在的最极端天体，虽然物质或能量的每一个量子都受到引力影响，但无论到哪里，除了黑洞内部，都有其他力能够克服引力。黑洞最重要的特征是存在事件视界，其他类型的天体都没有。虽然黑洞有这样一个区域，那里的引力非常强大，以至于没有任何东西可以逃脱，即使以光速运动的光。黑洞的引力无法逃脱，这可能有漏洞吗？黑洞在任何时候都会吐出东西吗？如果会吐，那么黑洞会吐出光吗？
黑洞最令人惊讶的事情是：黑洞根本不是黑色的（无论是理论上预测的，还是直接观察到的）。如果黑洞是完全黑的，除了黑洞可能对周围其他物体产生的引力影响外，根本没有办法探测到它们。如果我们有一颗黑洞和一颗恒星在彼此的轨道上运行，就可以简单地通过观察恒星如何随着时间的推移来推断黑洞的存在（和质量的存在）。
当它在轨道上来回摆动时，可以确定存在的另一个天体参数：包括质量、轨道间隔距离，如果测量足够好，甚至可以确定它相对于我们视线的倾角。根据发出的光，可以知道它是一颗恒星、还是一颗白矮星、一颗中子星，或者甚至是一个黑洞（如果根本没有光的话）。
但在我们实实在在的宇宙中，围绕其他恒星旋转的黑洞，实际上是可以通过辐射探测到的。你可能会反驳：因为如果黑洞是空间中任何东西都无法逃脱的区域，即使是光，那么我们怎么能看到来自黑洞本身的辐射呢？这是一个有道理的观点，但你必须理解的是，黑洞视界之外的空间不一定没有物质。
事实上，如果附近有另一颗恒星，那颗恒星可以作为丰富的物质来源，能够被虹吸到黑洞上，特别是如果附近的恒星巨大且弥漫的话。特别是这种系统，创造了天文学家所观察到的X射线双星，这就是科学家发现第一个黑洞被探测到的方式。如果把物质分解到亚原子水平，物质是由带电粒子组成的，当出现在黑洞附近则会：
①快速运动（小于光速）
②与其他物质粒子碰撞
③被加热
④产生电流和磁场
⑤加速
⑥并发出辐射
一些物质将失去动量，落入黑洞，穿过事件视界，增加黑洞的质量。然而，大部分物质根本不会落入其中，而是会流入一个吸积盘（或者更广泛地说，是吸积流），它会经历来自所有加速物质的电磁力。结果是，我们会看到两束喷流从黑洞向相反的方向喷出。这些相对论喷流是由粒子组成的，它们与星际介质中的粒子进行动力学相互作用时会发出大量的光。事实上，在星系中心发现的超大质量黑洞中，同样的物理原理也在发挥作用：
落向黑洞的物质基本上被撕裂，流入吸积流，加速，然后以喷流式结构喷射出来。如果你是黑洞视界之外的一个粒子，但由于引力被束缚在黑洞上，你将被迫绕着它沿椭圆轨道运动。在你最接近的点时（轨道的近顶点）将以最快的速度移动，这给了你与其他粒子相互作用的最大可能性。如果它们存在，你将经历非弹性碰撞、摩擦、电磁力等，换句话说，是所有导致带电粒子发射辐射的力。
尽管辐射覆盖了从低能无线电波到X射线和伽马射线的整个电磁谱，但它只是所有形式光的总称。只要有粒子存在于黑洞视界之外，它们就会产生这种形式的辐射，在相对较近的黑洞以足够快的速度进食情况下，实际上就能观察到这种特征的X射线辐射。事实上，甚至可以从我们银河系外观察超大质量黑洞，并发现同样的特征，只是在功率和范围上都有所放大，同样的物理原理也在发挥作用，带电物体在运动中会产生磁场。
这些磁场会沿着一个特定的轴加速粒子，这就是天文学家从远处观察到的相对论喷流产生。这些喷流产生粒子和辐射，甚至可以从地球上捕捉到它们，有时甚至在可见光下也能捕捉到它们。在活跃黑洞和进食的某些情况下，甚至可以观察到一种被称为光子球的壮观现象。在黑洞周围，空间结构是如此严重地弯曲，以至于围绕中心质量形成圆形和椭圆形轨道的不仅仅是粒子，甚至还有光子：光的本身。
光子球比事件视界稍大一点，对于真实的（旋转）黑洞来说，物理比简单不旋转的情况要复杂得多。然而，空间的极端曲率意味着，这些光子将产生一个从任何远处都能看到的环状结构。光环本身比事件视界更大，空间的曲率使得光环的角大小看起来甚至更大，但这是科学家需要计算的事情之一，以便理解为什么人类拍摄第一张黑洞事件视界的图像，出现了著名的甜甜圈形状。然而，所有这一切，尽管可能很有趣，也会发光，但只出现在还没有落下黑洞周围关键空间区域的物质：
它们都是留在视界之外的东西，我们看不到任何物质实际进入视界内，并物理卷绕到临界边界上所产生的任何东西。然而，如果能创造一个与宇宙中其他一切完全隔离的黑洞（与粒子、辐射、中微子、暗物质、其他质量源等隔离），就会得到黑洞本身产生的弯曲空间。与你通常看到的弯曲空间静态图片不同，任何静止的粒子都会感觉到它所占据的空间被拖着到处走，进入黑洞；这就像是一个粒子俗称的“脚”下空间在运动，就像它基本上是在移动的人行道上一样。
会有弯曲的空间，事件视界，还有物理定律。物理定律告诉我们的一件事是：支配宇宙的量子场，即使在没有任何粒子的情况下，仍然存在，不可避免地不断波动。在平坦的空间里，这不是什么大不了的事。能量涨落发生在量子真空中，在平坦的空间中，量子真空处处具有等价的性质。但是，当有弯曲的空间，特别是在一个方向（朝向黑洞）比在另一个方向（远离黑洞）弯曲得更严重的空间，不同位置的观察者，会对真空最低能量状态的正确描述存在分歧。
对于远离事件视界的人来说，那里的空间看起来是平的，他们会观察到一些来自空间更严重弯曲区域的低能辐射，即使在没有任何粒子的情况下也是如此。这种辐射携带着真实的能量，是量子场在弯曲空间中波动的结果。空间曲率越大，这种辐射（也就是众所周知的霍金辐射）发射的速率就越大。
对于远离事件视界的人来说，那里的空间看起来是平的，他们会观察到一些来自空间更严重弯曲区域的低能辐射，即使在没有任何粒子的情况下也是如此。这种辐射携带着真实的能量，是量子场在弯曲空间中波动的结果。空间曲率越大，这种辐射（也就是众所周知的霍金辐射）发射的速率就越大。辐射的能量只有一个可能的来源：从黑洞的质量中窃取。
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