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琨瑶：天文学家如何确定在遥远的地方存在黑洞？

答：根据黑洞物理模型，在黑洞的强大引力作用下，其附近的尘埃、气体以及一部分恒星物质会围绕在黑洞周围，形成一个高速旋转的巨大的吸积盘。吸积盘的物质在黑洞的强大引力作用下高速旋转，吸积物质由于剧烈的摩擦加热变成高温等离子体，发生各种强烈的能量释放过程。通过利用天文望远镜观测这些过程，天文学家就能够识别黑洞的存在，并且深入研究黑洞怎样吞噬物质、影响周围环境，也可以研究整个星系演化。

这种能量释放主要包括三种情况：

1. 高温气体在落入黑洞之前，会积累在黑洞周围，形成致密、高速旋转的吸积盘。吸积盘和周围的气体包层可在各个波段产生很强的电磁辐射，强度远超整个星系所有恒星的总亮度，在望远镜图像上看起来就像银河系内的明亮恒星一样，所以称之为类星体。特别需要指出的是，许多类星体可以发出强烈的X 射线辐射并被直接观测到。由于X 射线能量很高，通过研究来自吸积盘内部靠近黑洞的区域的光谱形状，就可以通过牛顿力学和广义相对论来直接推算黑洞的质量。

2. 等离子体吸积盘具有强大的磁场，根据磁流体动力学原理，一部分物质会被磁场加速，产生垂直于盘面方向的强大物质喷流。该喷流可以延展到几十万光年的空间范围并与星系内的物质相互作用，在射电波段（波长为厘米到分米量级）形成明亮的喷泉状形态，被称为射电瓣。如果星系内存在射电瓣，则直接证明其中心存在黑洞并正在或曾经剧烈吸积物质。

3. 更为惊人和有趣的是，在非常偶然的情况下，会有恒星运动到距离黑洞很近的地方。这时，恒星不仅会被黑洞吞没，还会被黑洞强大的潮汐力撕碎瓦解，产生短暂的闪光现象。这类事件过于偶然，只有通过非常灵敏的望远镜对广大天区的许多星系进行长期监测，才有可能发现闪光现象。几十年来，天文学界仅发现了很少的闪光现象。最典型的事例是，2 0 0 9年天文学家在距离3 0亿光年的一个暗弱星系中观测到了非常明显的闪光现象。经测量，发现这个闪光事件释放的能量与最强大的超新星爆发相当。后续的观测研究给出了该天体亮度随时间的变化和残余物质的空间分布。理论物理学家通过计算机数值模拟，给出了恒星落入黑洞的整个物理过程，得到的结果与观测事实非常相近。科学家由此确信，该闪光现象确实源自黑洞撕碎并吞没恒星的过程。