黑洞在吸积物质时，在其周围往往会形成一个薄盘，这个薄盘被称为吸积盘。

吸积盘中隐含着黑洞许多重要的特征，例如质量、自转和引力场。在过去的数十年中，对吸积盘的研究是天文学家分析黑洞的主要手段之一。

黑洞强大的引力场使得被吸积物质的运动速度接近光速。当这些物质彼此摩擦时，巨大的摩擦力使得吸积盘的温度上升至数百万度，从而产生X射线。除此之外，在观测时天文学家还发现了比碰撞加热能量高10倍，甚至100倍的X射线，被称为硬X射线。天文学家认为这些硬X射线来源于黑洞附近的冕，后者是一团温度高达数十亿度的球状等离子体云团。吸积盘发出的光子在冕中与高能粒子碰撞，从而获得了更高的能量。

然而，光子在逃离黑洞强大的引力场时，可能会损失多达80%的能量。这被称为引力红移。天文学家可以通过研究来自吸积盘的光子损失的能量来测量黑洞的自转。一方面，光子损失的能量越多，表明吸积盘距离黑洞越近。另一方面，黑洞的自转决定了吸积盘与黑洞的最近距离。理论表明，当黑洞自转与吸积盘的方向一致时，盘中原子的轨道最为稳定。此外，黑洞自转越快，吸积盘也越稳定。因此，快速旋转的黑洞附近的吸积盘将更紧致，从中发出的光子的红移也将越大。通过测量这种红移，可以确定黑洞的自转。

天文学家还可以通过观测黑洞吸积盘发出的辐射随时间的变化来测量黑洞的质量。如果吸积盘中的一些物质突然被撞击到冕中，使得冕温度升高，将产生硬X射线暴。而当这些硬X射线暴撞击到吸积盘上时，将会反过来发出荧光射线暴。这两种辐射的时间间隔，即硬X射线暴从冕中移动到盘中所花费的时间，被称为光穿越时间，它与黑洞的大小有关。黑洞越大，光穿越时间越长，两次辐射爆发之间的时间间隔也就越长。而黑洞的大小与质量直接相关。因此，通过测量这种时间间隔，天文学家可以推断黑洞的质量，这种方法被称为反响映射。对于恒星质量黑洞，这种时间间隔仅有1~2毫秒。然而，对于超大质量黑洞，这种间隔可以达到15分钟。天文学家利用这种方法测出天鹅座X-1的质量约为25个太阳质量。

参考：

How doomed matter reveals the inner secrets of black holes

作者：薛定谔的小贱喵 吸积盘揭秘黑洞特性 出处：bilibili