黑洞最重要的特征是它有一个事件视界：一个引力场非常强的空间区域，任何东西，甚至光，都无法逃脱它。那么，我们如何解释我们看到的从它们发出的物质和辐射，以及我们预测应该来自它们的物质和辐射呢？这就是 Russell Sisson 想知道的，他问道：
“你读到的关于黑色的一切都表明“没有任何东西，甚至是光，可以逃脱它们”。然后你会读到霍金辐射，它“是预计由黑洞释放的黑体辐射”。然后还有“以接近光速从黑洞射出”的相对论性喷流。显然，黑洞中确实有东西出来，对吧？”
物质和辐射肯定可以从黑洞的位置向我们袭来。但这真的意味着有东西从黑洞中逃逸出来吗？让我们来看看吧！
虽然类星体和活动星系核的遥远宿主星系通常可以在可见光/红外光下成像，但喷流本身和周围的发射物最好在 X 射线和射电中观察，如大力神 A 星系所示。需要黑洞来为这样的引擎提供动力，但这并不一定意味着这是从事件视界内部逃逸的物质/辐射。
当我们谈论黑洞时，重要的是要了解我们的意思。如果将足够多的质量放在足够小的空间体积中，时空的曲率将变得如此之大，以至于光线无论朝哪个方向传播，都将不可避免地返回到中心奇点。逃逸速度——或者说克服黑洞引力所需的移动速度——大于光速。
由于光速是宇宙速度的极限，所有有质量的粒子只能以比光慢的速度运动，即使是无质量的粒子也只能以光速运动，这意味着只要逃逸速度超过光速，就没有任何东西可以运动。逃离它。这样做的结果是存在一个临界区域，物理学家将其称为事件视界，一旦穿过其中，就永远无法出去。事件视界内的事物总是会碰到奇点；外面的东西可以逃脱或掉进去，这取决于它们的属性。
然而，确实存在由黑洞发射并源自黑洞的粒子和辐射。无论是在理论方面（以霍金辐射为重要例子）还是在观测方面（在整个宇宙中都可以看到相对论性喷流、类星体和活动星系）都是如此。理论和观测交叉的一个引人注目的例子是吸积盘：黑洞周围轨道上大量分布的物质。
想象一下，你是黑洞事件视界之外的一个粒子，但受到引力的束缚。强大的引力将使你在椭圆轨道上移动，你的最快速度对应于你最接近黑洞的位置。只要你不穿过事件视界，你就永远不会掉进去。偶尔，如果轨道上有足够的粒子，你会与其他粒子相互作用，经历非弹性碰撞和摩擦。你会变热，被迫在更圆的轨道上移动，并最终发出辐射。
这种辐射不是来自黑洞内部，而是来自事件视界外绕轨道运行的物质。
活跃黑洞的插图，它会吸积物质并以两个垂直射流向外加速其中的一部分。经历这样的加速的正常物质描述了类星体和活跃星系如何运作得非常好。吸积盘内的物质流动可能导致黑洞排放物中出现耀斑。所有已知的、经过精确测量的黑洞都具有巨大的旋转速率，而物理定律，特别是角动量守恒，几乎确保了这是强制性的。
当然，一些物质最终会失去足够的能量，使其穿过事件视界的内部，到达奇点并增加黑洞的质量。
但黑洞附近正在发生很多事情。不同符号和大小的带电粒子移动得非常快：移动速度接近光速。运动中的带电物体会产生磁场，这会导致许多电离物质粒子以螺旋形状加速，远离吸积盘的平面。这些加速粒子是相对论性喷流的起源，当它们与远离黑洞的物质碰撞时，会产生粒子簇射和辐射。
半人马座 A 星系是距离地球最近的活跃星系，其高能喷流是由中心黑洞周围的电磁加速引起的。它的喷流范围远小于钱德拉在绘星 A 周围观测到的喷流，而后者本身又比在巨大星系团中发现的喷流小得多。仅这张图片就说明了温度范围从约 10 K 到高达数百万 K，以及物理上甚至比星系本身的恒星范围还要大的相对论性喷流。
相对论性喷流是一种非凡的景象，在某些情况下，它们是如此明亮，以至于它们实际上出现在可见光中。
半人马座 A 星系在两个方向都有喷流，喷流变得巨大、分散且壮观；Messier 87 星系有一个单一的准直喷流，延伸超过 5,000 光年。这两个现象都是由一个活跃的超大质量黑洞引起的，它的大小甚至比银河系中心的 400 万太阳质量的怪物还要大很多倍。
像宇宙探照灯一样从 M87 中心射出是自然界最令人惊奇的现象之一：由黑洞驱动的亚原子粒子射流以接近光速的速度传播。在这张哈勃图像中，蓝色喷流与数十亿未分辨恒星和构成该星系的点状星团的组合光发出的黄色光芒形成鲜明对比。喷流本身在太空中延伸超过 5,000 光年，甚至在光学波长下也是可见的。
对于吸积盘和相对论性喷流来说，这些是在黑洞周围可以观察到的现象，但没有任何东西来自黑洞内部并流出。相反，它们周围的物质被黑洞的强烈引力加速，物质变热、电离，并在其中产生电流和磁场，从而产生加速这种高能物质从黑洞周围返回的力。孔，产生这些射流。
然而，对于霍金辐射，事情变得有点复杂。从理论上讲，你可以想象一个真正处于太空真空中的黑洞，周围没有物质、辐射或其他质量。如果黑洞不存在，那么你所拥有的只是受宇宙基本定律支配的平坦、非弯曲空间的真空。但如果你把黑洞放在那里，你就会得到弯曲的空间、事件视界和物理定律。其结果是你会得到带有黑体光谱的全向辐射：霍金辐射。
黑洞的事件视界是一个球形或椭球体区域，任何东西（甚至光）都无法从中逃脱。但在事件视界之外，黑洞预计会发射辐射。霍金 1974 年的工作首次证明了这一点，这可以说是他最伟大的科学成就。现在的一项新研究表明，霍金辐射甚至可以在没有黑洞的情况下发射，这对我们宇宙中的所有恒星和恒星遗迹具有深远的影响。
概念化霍金辐射的问题如下：所有辐射都源自事件视界之外，但唯一获取能量的地方是黑洞本身内部的质量。
对于以霍金辐射形式释放的每一个能量量子（E），黑洞的质量（m）必须减少等量的量。
那个多少钱？
正是爱因斯坦最著名的方程所预测的数量：E = mc²。
但是，那么，黑洞外部的辐射是如何由黑洞内部的质量引起的，特别是如果没有任何东西可以逃离事件视界呢？
对于霍金辐射如何产生的最常见也是不正确的解释是与粒子-反粒子对的类比。如果一个具有负能量的成员落入黑洞的事件视界，而另一个具有正能量的成员逃逸，则黑洞会失去质量，并且传出的辐射会离开黑洞。这个解释误导了几代物理学家，而且来自霍金本人。这种解释固有的错误之一是所有霍金辐射都来自事件视界本身的观念：事实并非如此。
最常见的解释——由霍金本人给出——也是最错误的。人们经常想象真空能量或空间本身固有的能量的方式之一是使用粒子-反粒子对。
真空空间，因为它的零点能量是正值（而不是零），所以不能被视为完全真空；你需要一些东西来占据它。如果您决定将这一事实与海森堡测不准原理结合起来，您可以从概念上得出这样的图景：物质与反物质对在非常短的时间内突然出现，然后又湮灭回真空的虚无中。当一个成员位于事件视界之外而另一个成员落入其中时，“外部”成员可以逃脱，带走能量，而“内部”成员则携带负能量并减少黑洞的质量。
在霍金最著名的著作《时间简史》中，他做了这样的类比：空间中充满了粒子-反粒子对，一个粒子可以逃脱（携带正能量），而另一个则落入（携带负能量），从而导致黑色孔腐烂。这种有缺陷的类比继续让一代又一代的物理学家和外行人感到困惑。
首先，这种可视化仅适用于虚拟粒子，而不是真实粒子。它们只是计算工具，而不是物理可观察的实体。其次，离开黑洞的霍金辐射几乎都是光子，而不是物质或反物质粒子。第三，大部分霍金辐射不是来自事件视界的边缘，而是来自黑洞周围的一个非常大的区域。如果您坚持使用粒子-反粒子对的解释，即使您知道它有缺陷，最好尝试将其视为一系列四种类型的对：
出局对，两个成员都在事件视界之外湮灭，
外-内对，其中一个粒子在事件视界外湮灭，但反粒子在事件视界内湮灭，
输入-输出对，其中粒子在事件视界内湮灭，但反粒子在事件视界外湮灭，并且
成对出现，两个成员都在事件视界内湮灭。
在这个可视化中，外-内和内-外对实际上相互作用，产生带走能量的光子。缺失的能量来自空间的曲率，而改变时空曲率反过来会减少中心黑洞的质量。
必须指出的是，黑洞受到霍金辐射时产生的不是粒子或反粒子，而是光子。人们可以在事件视界存在的情况下使用弯曲空间中的虚拟粒子-反粒子对工具来计算这一点，但这些虚拟粒子对不应被解释为真实的粒子，也不应将所有辐射解释为仅仅来自于事件视界之外。
但真正的解释并不适合可视化，这让很多人感到困扰。您必须计算的是真空的量子场论在黑洞周围的高度弯曲区域中的表现。
请注意，不一定是在事件视界附近，而是在事件视界之外的一个大的球形区域上。在弯曲空间中进行量子场论计算得出了一个令人惊讶的解决方案：热黑体辐射在黑洞事件视界周围的空间中发射。而且视界越小，视界附近的空间曲率就越大，霍金辐射率就越大。
在遥远的未来，黑洞周围将不再有物质，而是它们发射的能量将由霍金辐射主导，这将导致事件视界的尺寸缩小。每当吸积率降至霍金辐射导致的质量损失率以下时，黑洞就会从“生长”转变为“衰变”，预计这一事件将在未来大约 1020 年发生。
然而，在任何情况下，我们都不能得出任何东西从内到外穿过事件视界的结论。霍金辐射来自事件视界之外的空间，并远离黑洞传播。能量损失降低了中心黑洞的质量，最终导致完全蒸发。霍金辐射是一个极其缓慢的过程，一个太阳质量的黑洞需要约 10⁶⁷ 年才能蒸发；银河系中心的恒星需要大约 10⁸⁷ 年，而宇宙中最大的恒星可能需要大约 10^13 年！
每当黑洞衰变时，你看到的最后一件事就是明亮的、高能的辐射闪光和高能粒子。
随着宇宙继续老化，最后的光源将由黑洞的蒸发产生。据我们所知，质量最小的黑洞将在大约 10⁶⁷ 年左右完成蒸发，而质量最大的黑洞将持续存在超过古戈尔（10^⁰⁰）年，使它们成为最后一个发光的宇宙物体。
这些最后的衰变步骤要在最后一颗恒星燃尽之后很久才会发生，是宇宙必须释放的最后的能量。宇宙本身最后一次以自己的方式试图创造能量不平衡，并为创造复杂结构提供机会。当最后一个黑洞衰变时，它只会是一次迅速的宇宙爆发：宇宙最后一次尝试说出它在热大爆炸开始时大声宣布的同样的话：“要有光！”