对“食不可挡”黑洞的认识存在误区（续）

黑洞在多大的距离上产生潮汐瓦解的破坏作用？从物理公式可以计算黑洞的潮汐瓦解半径。太阳和人马座A*或银心黑洞的相关数据被带入公式之中，可以得出它的潮汐半径为1亿公里，少于1个天文单位，1个天文单位相当于地球到太阳距离的平均值。3个秒差距的影响范围很大，一个天文单位的潮汐半径很小。100颗恒星处于人马座A*或银心黑洞的影响范围，但其中没有任何一颗恒星靠近了黑洞的潮汐半径，天文学家现在知道，距离人马座A*或银心黑洞最近的恒星是SO-2，它与人马座A*最近的点为120个天文单位。

在星系的演变过程中产生了动力学的效应，实际上有很多恒星的运行轨道滑入了黑洞的潮汐半径范围，这些“落难”恒星跌入了“狼吞虎咽”黑洞的胃口，它们最终成为了“捕食者”黑洞的美味大餐。黑洞到底消耗了多少物料？确实很难说清楚，可以放弃这类问题的讨论，利用问题解答的合适机会，思考一下有关黑洞物理学的实际情形。

黑洞从瓦解和损毁的恒星吸取了巨额物料，被黑洞“吞食”的恒星带有相对于黑洞的旋转速度，在角动量守恒定律的作用下，恒星的碎片不是直接地跌入黑洞的视界，而是在视界的周围形成了所谓的吸积盘，摩擦力的作用将把碎片和气体物质向吸积盘的内边缘移动，这些物质最终将越过黑洞的视界。在碎片和气体物质向黑洞视界移动的过程中，气体尘埃物质的动能将会转变为热能，巨量热能以强烈的热辐射方式向外辐射。

黑洞视界的气体热辐射产生了辐射压，好像引力的作用规律一样，辐射压的强度呈现距离平方的下降趋向，这意味着向内的引力和向外的辐射压力在吸积盘率最大化的基础上可以实现相互平衡，而最大的吸积盘率仅取决于黑洞的质量，这被物理学家称之为“爱丁顿极限”，对爱丁顿极限值的求解只能得到近似的结果，人们需要假设一种球对称得理论模型，被黑洞吸入的气体物质仅为电离化的氢。

人马座A*或银心黑洞的最大吸积率为大约每年0.01倍的太阳质量，产生的发光度大约为1011L 或近似1000亿颗太阳的亮度，大体上相当于银河系中整个恒星发出的总亮度。从计算的结果可以看出，黑洞事实上不是人们想象的“暴饮暴食”者，而是勉勉强强的“吃货”，但黑洞有发出强烈“呕吐”反应的倾向，在吞噬周围物料的过程中，黑洞向外喷发了巨量的物质和辐射。

第三个常见的错误是认为黑洞有非常高的密度，星系中心的大质量黑洞没有人们想象的高密度，小的黑洞则反而不同，直接的原因在于黑洞实际上没有人们通常理解的半径概念，不能以体积和密度的通常概念定义黑洞的属性。数据是最好的回答，典型恒星级的黑洞（估计银河系有1亿颗这类黑洞）拥有相当于太阳质量10倍的质量，可记为10M ，这类黑洞的密度为 10^16 kg/m^3，或相当于水物质密度10的百万百万倍。

人马座A*或银心黑洞的密度为10^6 kg/m^3，相当于水物质密度的1000倍，对银河系的尺度而言，人马座A*是一个非典型的小黑洞。在合适的星系中，典型的超大质量黑洞是太阳质量的大约1亿倍，记为10^8)M ，它的密度大约是100 kg/m^3，相当于水物质密度的10%。其中一颗被观测到的超大质量黑洞位于星系NGC1600的中心，它的质量相当于太阳质量的170亿倍，它的密度大约为0.01kg/m^3，相当于水物质密度的10万分之一，只有海平面上地球大气密度的1%。

（编译：2016-7-8）

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