一般來(lái)說(shuō)，黑洞并不是孤立存在的，它們通常會(huì)有一個(gè)伴星，也就是一個(gè)正常的恒星。當(dāng)伴星靠近黑洞時(shí)，它就會(huì)失去一部分氣體，這些氣體被黑洞的引力吸引，形成了一個(gè)圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)的盤(pán)狀結(jié)構(gòu)，我們稱之為吸積盤(pán)。在吸積盤(pán)中，氣體不斷地向內(nèi)移動(dòng)，同時(shí)釋放出大量的能量，這些能量以不同波長(zhǎng)的輻射形式發(fā)出，我們可以用望遠(yuǎn)鏡來(lái)觀測(cè)它們。

你可能會(huì)問(wèn)，為什么氣體會(huì)向內(nèi)移動(dòng)呢？這是因?yàn)槲e盤(pán)中存在著粘滯力，它使得不同半徑處的氣體有不同的速度。內(nèi)部的氣體比外部的氣體旋轉(zhuǎn)得更快，所以它們之間會(huì)有摩擦，導(dǎo)致能量和角動(dòng)量的轉(zhuǎn)移。能量被釋放出來(lái)，而角動(dòng)量被向外輸送。這樣一來(lái)，內(nèi)部的氣體就會(huì)失去一部分角動(dòng)量，從而向黑洞靠近。這個(gè)過(guò)程就像一個(gè)漏斗一樣，氣體從外面流進(jìn)來(lái)，然后越來(lái)越快地旋轉(zhuǎn)，最后掉進(jìn)黑洞。

但是這個(gè)過(guò)程并不是那么簡(jiǎn)單。在吸積盤(pán)中還存在著另一個(gè)重要的因素：磁場(chǎng)。磁場(chǎng)可以由吸積盤(pán)中的電*產(chǎn)生，也可以由伴星或者外界帶進(jìn)來(lái)。磁場(chǎng)對(duì)吸積盤(pán)有什么影響呢？首先，磁場(chǎng)可以增強(qiáng)粘滯力，使得氣體更容易向內(nèi)流動(dòng)。其次，磁場(chǎng)可以影響氣體的穩(wěn)定性，使得它們發(fā)生震蕩或者不規(guī)則運(yùn)動(dòng)。最后，磁場(chǎng)可以與黑洞相互作用，產(chǎn)生強(qiáng)大的電場(chǎng)和粒子加速機(jī)制。這些效果都會(huì)導(dǎo)致吸積盤(pán)發(fā)出更多的輻射，并且可能產(chǎn)生一種特殊的現(xiàn)象：噴流。

噴流是一種從黑洞附近垂直于吸積盤(pán)平面發(fā)出的高速、窄束、高能量的物質(zhì)流。噴流是如何形成的呢？目前還沒(méi)有一個(gè)完全確定的答案，但是我們知道磁場(chǎng)在其中起到了關(guān)鍵的作用。當(dāng)磁場(chǎng)被吸積盤(pán)帶入黑洞附近時(shí)，它會(huì)被拉伸和扭曲，并且與黑洞自身的旋轉(zhuǎn)相耦合。這樣就會(huì)在黑洞周圍形成一個(gè)類似于線圈一樣的結(jié)構(gòu)，我們稱之為磁層。磁層中存在著強(qiáng)大的電場(chǎng)，它可以從吸積盤(pán)中抽取電荷和能量，并且將它們沿著磁力線加速到接近光速。這些高速的電荷就形成了噴流，它們可以穿透吸積盤(pán)并且向外延伸，甚至可以超過(guò)黑洞所在的星系的大小。

磁場(chǎng)對(duì)吸積盤(pán)的影響是不是越大越好呢？答案是否定的。磁場(chǎng)雖然可以增強(qiáng)吸積盤(pán)的輻射和噴流，但是它也有一個(gè)限制。當(dāng)磁場(chǎng)變得足夠強(qiáng)時(shí)，它會(huì)對(duì)吸積盤(pán)產(chǎn)生一個(gè)向外的壓力，這個(gè)壓力可以抵消黑洞的引力。這樣一來(lái)，吸積盤(pán)就會(huì)停止向內(nèi)流動(dòng)，被磁場(chǎng)囚禁在一個(gè)固定的位置。這種情況我們稱之為磁囚禁吸積盤(pán)（MAD）。在MAD中，氣體無(wú)法自由地落入黑洞，而是被磁層所控制。MAD的存在會(huì)改變吸積盤(pán)和噴流的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，從而影響我們觀測(cè)到的輻射信號(hào)。

那么MAD是不是真的存在呢？有沒(méi)有辦法觀測(cè)到它呢？科學(xué)家利用了多個(gè)望遠(yuǎn)鏡對(duì)一個(gè)特殊的黑洞系統(tǒng)進(jìn)行了觀測(cè)。這個(gè)系統(tǒng)叫做MAXI J1820 070，它是一個(gè)黑洞X射線雙星，也就是由一個(gè)黑洞和一個(gè)恒星組成的雙星系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)在2018年發(fā)生了一次爆發(fā)，導(dǎo)致輻射強(qiáng)度急劇上升。科學(xué)家觀測(cè)了這次爆發(fā)中不同波長(zhǎng)的輻射信號(hào)，并且發(fā)現(xiàn)了一些有趣的現(xiàn)象。

首先，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)X射線信號(hào)與無(wú)線電信號(hào)之間存在著一個(gè)約8天的延遲，也就是說(shuō)X射線先達(dá)到峰值，然后8天后無(wú)線電才達(dá)到峰值。X射線主要來(lái)自于吸積盤(pán)內(nèi)部靠近黑洞的區(qū)域，而無(wú)線電主要來(lái)自于噴流。這個(gè)延遲說(shuō)明了在爆發(fā)過(guò)程中，吸積盤(pán)和噴流之間存在著一個(gè)時(shí)間上的不同步。

科學(xué)家認(rèn)為這是由于MAD的形成造成的。當(dāng)爆發(fā)開(kāi)始時(shí)，吸積盤(pán)中沒(méi)有足夠強(qiáng)的磁場(chǎng)，所以氣體可以自由地向內(nèi)流動(dòng)，并且產(chǎn)生強(qiáng)烈的X射線輻射。隨著時(shí)間的推移，磁場(chǎng)被不斷地帶入黑洞附近，并且被放大。當(dāng)磁場(chǎng)達(dá)到一定強(qiáng)度時(shí)，它就會(huì)阻止氣體繼續(xù)向內(nèi)流動(dòng)，并且形成MAD。這時(shí)候，X射線輻射就會(huì)下降，而無(wú)線電輻射就會(huì)上升，因?yàn)镸AD可以提供更多的能量和電荷給噴流。所以無(wú)線電信號(hào)達(dá)到峰值時(shí)，其實(shí)就是MAD形成時(shí)。摘自: www.ws46.com