簡(jiǎn)介：黑洞是一個(gè)空間區(qū)域，由于恒星運(yùn)行到生命終點(diǎn)時(shí)收縮后產(chǎn)生，其附近物體無(wú)法逃脫其引力，包括光，故黑洞不可見(jiàn)，也因此得名。黑洞不能被直接觀測(cè)，但可以通過(guò)黑洞對(duì)周?chē)h(huán)境的影響對(duì)其間接定位。
黑洞是一個(gè)空間區(qū)域，其中大量的物質(zhì)聚集在一個(gè)小區(qū)域，附近的物質(zhì)都無(wú)法逃脫其引力。
為了擺脫地心引力，一個(gè)物體必須以至少11.2km/s的速度加速離開(kāi)地表。這被叫作逃逸速度。只要慢了一點(diǎn)兒，該物質(zhì)都會(huì)掉回地表。對(duì)于黑洞來(lái)說(shuō)也是如此，但是，逃逸速度太大了，以至于即使是光也沒(méi)有足夠的速度來(lái)逃離。
黑洞被這么叫是因?yàn)槲覀儾荒芸匆?jiàn)它們；沒(méi)有光能離開(kāi)其表面（不能被放出或反射），因此，它一直是無(wú)形的。我們只能在黑洞經(jīng)過(guò)另一個(gè)物體前面時(shí)觀測(cè)它們，然后會(huì)看見(jiàn)引力透鏡現(xiàn)象。迄今為止，沒(méi)有黑洞被真正觀測(cè)和證實(shí)確認(rèn)，盡管有很多可能的候選者。
應(yīng)該注意的是，與普遍看法相反，黑洞并不是要把其周?chē)磺卸嘉M(jìn)去的真空吸塵器。一個(gè)質(zhì)量等同于太陽(yáng)的黑洞將會(huì)有大約3km的半徑。在106km的距離中，此黑洞的吸引力并不比同一質(zhì)量的任何其他天體大。例如，如果太陽(yáng)被同等質(zhì)量的黑洞代替，行星的飛行軌道將會(huì)保持不變。然而，一旦你穿過(guò)了“事件穹界”，那將完全不同。
黑洞的形成
當(dāng)一顆恒星到達(dá)其生命盡頭，會(huì)冷卻下來(lái)，并在引力的作用下收縮。在其收縮時(shí)，隨著體積降低，它會(huì)變得更加稠密。一些恒星會(huì)爆炸成為超新星，但另外一些會(huì)變成中子星或者黑洞。想象一顆比太陽(yáng)大十倍的恒星，自身坍縮到大約30km的大小。最終的物質(zhì)是極高密度的，其引力十分巨大。通過(guò)高能撞擊也能形成黑洞，例如在二元系統(tǒng)中中子星的碰撞。
史瓦西半徑
史瓦西半徑是一個(gè)球體的半徑，如果一個(gè)物體的全部質(zhì)量都被壓縮在該球體內(nèi)，那么該球體表面的逃逸速度會(huì)等于光速。如果一個(gè)恒星殘骸坍縮到或低于該半徑，光將無(wú)法逃離，物體不再直接可見(jiàn)于外面，從而形成黑洞。
方程 50-史瓦西半徑
G代表重力，M代表物體質(zhì)量，c代表光速
黑洞蒸發(fā)
斯蒂芬·霍金在1974年為黑洞蒸發(fā)提供了一個(gè)理論上的論據(jù)。霍金輻射過(guò)程降低了黑洞質(zhì)量，因此也被稱(chēng)為黑洞蒸發(fā)。因?yàn)榛艚疠椛涫购诙词ベ|(zhì)量，失去的物質(zhì)比其通過(guò)其他方式得到的物質(zhì)更多，因此，黑洞被預(yù)測(cè)會(huì)消散、收縮、然后完全消失。比起巨型黑洞，更小的微型黑洞被預(yù)測(cè)是一個(gè)更大的凈發(fā)射器，也會(huì)更快地收縮和消散。
尋找黑洞
有大量的理論技術(shù)可以被用于定位黑洞，因?yàn)楹诙床荒鼙恢苯佑^測(cè)，所以我們必須使用間接的方法來(lái)探尋黑洞對(duì)其周?chē)h(huán)境的影響。
吸積盤(pán)和氣體射流
例如中子星和白矮星這樣的巨大的超密天體可以推動(dòng)吸積盤(pán)和氣體射流的形成，人們相信黑洞也會(huì)以類(lèi)似的方式表現(xiàn)。我們能看見(jiàn)吸積盤(pán)，我們能解釋中央恒星，但是它們可以確定在哪里可能值得尋找黑洞。非常大的吸積盤(pán)和氣體射流對(duì)于超大質(zhì)量黑洞的存在來(lái)說(shuō)可能是很好的證據(jù)，因?yàn)閾?jù)我們所知，任何足夠驅(qū)動(dòng)這些現(xiàn)象的物質(zhì)一定是黑洞。
強(qiáng)烈的輻射排放
劇烈的,一次性的伽馬射線爆發(fā)可能暗示黑洞的誕生，因?yàn)樘煳膶W(xué)家們相信射線脈沖是由巨星的引力坍縮或者中子星的相撞引起的。這兩類(lèi)事件都有足夠的質(zhì)量和壓力來(lái)產(chǎn)生黑洞。
引力透鏡效應(yīng)
光從遙遠(yuǎn)而明亮的源頭發(fā)出，一個(gè)巨型物體處于該光源和觀測(cè)者之間，當(dāng)光在該巨型物體周?chē)l(fā)生彎曲時(shí)，就形成了引力透鏡。這個(gè)過(guò)程是廣義相對(duì)論的預(yù)測(cè)之一。根據(jù)這個(gè)理論，質(zhì)量扭曲時(shí)空，創(chuàng)造引力場(chǎng)，因此產(chǎn)生了彎曲的光。
黑洞模擬圖
圖源：NASA
這幅圖解釋了光是如何從遙遠(yuǎn)的光源來(lái)，并在巨型物體周?chē)l(fā)生彎曲的。橘色箭頭展示了背景源的視位置。白色箭頭展示了光從光源的真實(shí)位置來(lái)的路徑。
來(lái)自遠(yuǎn)方的光如何在巨大物體周?chē)l(fā)生彎曲
圖源：NASA
在下圖中，你可以看見(jiàn)被觀測(cè)的引力透鏡正如哈勃空間望遠(yuǎn)鏡于1689年在星系團(tuán)艾貝爾中看到的那樣。
這張圖片展示了星系團(tuán)艾貝爾2218的全面概況和其引力透鏡
圖源：Wikipedia
圍繞可能存在的黑洞軌道運(yùn)行的天體
圍繞可能存在的黑洞軌道運(yùn)行的天體探測(cè)了中央天體的引力場(chǎng)。以1970年代的發(fā)現(xiàn)為例，吸積盤(pán)環(huán)繞的X射線發(fā)射源，是能發(fā)射Cygnus X-1的物質(zhì)，俗稱(chēng)黑洞。雖然該物質(zhì)本身不能為肉眼所見(jiàn)，但X射線是以毫秒級(jí)速度在吸積前繞十個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞運(yùn)行的一種高熱塊狀物質(zhì)。X射線光譜顯示了軌道上相對(duì)論物質(zhì)的圖像，其鐵線以大約6.4千電子伏發(fā)出，并擴(kuò)展到紅色部分（圓盤(pán)向后一側(cè)）和藍(lán)色部分（在更近一側(cè)）。
天鵝座X-1源的錢(qián)德拉射線光譜
圖源：NASA
銀河系之心
致密塵埃和氣體的可視波長(zhǎng)阻礙我們看清銀河系的中心，但是其他波長(zhǎng)，例如射電波長(zhǎng)，可以幫助我們可以看穿這些障礙。這個(gè)星系準(zhǔn)確意義上的中心被一個(gè)似乎沒(méi)有軌道運(yùn)行的強(qiáng)烈的射電源所占據(jù)。不到十年前，這個(gè)叫作“人馬座A”（發(fā)音A星）的物體被證明是一個(gè)巨大的黑洞。
作者: lonewolfonline
