黑洞，它是一種質量及引力很大的天體，從字面意思可以理解為看不見的“無底洞”。因為連光子“掉入”都無法“逃出”的“無底洞”，沒有光子出來，所以我們就看不見它。

電影《星際穿越》中的黑洞

關于提出黑洞的歷史

最早提出黑洞問題的是英國地理學家約翰·米歇爾（JohnMichell），他在1783年提出，如果一顆天體擁有與太陽同等質量，且該天體直徑只有約3千米，那么此天體表面的引力是十分巨大的，大到連宇宙最快的光子也無法逃脫其表面。

此外，法國物理學家拉普拉斯曾在1796年預言：“如果一顆天體質量約為太陽的250倍，直徑和地球相當，那么這個天體表面的引力將變得非常大，連光也不能逃脫。”

直到20世紀愛因斯坦發表廣義相對論后，我們對黑洞理論有了許多新的認知，如知曉了黑洞形成的必然條件，以及黑洞特有的3個物理特性等等。

美國勞倫斯利佛摩國家實驗室的研究指出，中型黑洞可能可以讓已經死亡的白矮星“復活”。圖為一個黑洞吸入鄰近藍色恒星的物質的示意圖。（圖：NASA）

黑洞的概述

黑洞是一個時空的區域，它會表現出非常強烈的引力效應，以至于任何粒子和電磁輻射，例如光子，都無法從黑洞內部逃逸出來。廣義相對論理論預言，足夠致密的質量能夠使時空彎曲，從而形成不可能逃脫的區域邊界，這被稱為事件視界。簡單的說，這里是信息的終點，你無法將信息傳達出去。

目前還沒有直接觀測到黑洞的證據，不過可以從黑洞周圍影響的時空入手，找到黑洞的間接證據，如黑洞影響周圍的恒星時，由于黑洞強大的引力，導致恒星的物質會落入黑洞中，黑洞與恒星之間會形成吸積氣盤。在這一過程恒星的物質會被加熱輻射出能量（X射線），從而被我們所觀測到。這里需要知曉的是，目前并沒有真正的發現黑洞，只是發現了類似黑洞的候選者。

X射線雙星系統中的巨星-吸積盤示意圖

黑洞的形成

黑洞是由臨界值以上的大質量恒星“死亡”后形成的一種特殊天體，最初，一般典型的恒星，如太陽，它們是靠氫聚變維持能源的。隨后氫耗盡，由于重力的壓進，核心的環境變得氦開始聚變。質量更大的恒星，會向更重的元素進行核聚變，直到鐵為止。根據理論，如果一顆恒星的核心質量大于等于3.2倍太陽質量時，那么再也沒有什么能量（斥力）可以抵抗自身的重力了，重力便開始向中心無限的坍縮，而后便形成了“黑洞”，黑洞的中心將趨向于一個奇點。

目前形成黑洞的有2個經典的極限值，第一個是奧本海默-沃爾科夫極限（冷中子星的質量上限），該極限值接近于2.17倍太陽質量。如果一顆冷中子星超過了此極限值，那么它很有可能因強大引力而坍縮成一個黑洞。第2個就是著名的史瓦西半徑，史瓦西半徑是指當物體被壓縮至一個臨界半徑值時，就會形成一個黑洞。嚴格的講是一個球狀對稱、不自轉且不帶電荷的物體重力場值，一個特定質量的物體被壓縮到該值時，自身的重力可以無束縛的壓縮至奇點。理論上，太陽的史瓦西半徑約為3千米，地球的史瓦西半徑只有約9毫米。一顆大于等于3.2倍太陽質量的天體，如果壓縮至它的史瓦西半徑內，那么它就形成黑洞了。

互相繞著旋轉的兩個黑洞。最終兩個黑洞將融合，產生引力波。（繪圖：AlamyStockPhoto）

參考資料

1.WJ百科

2.天文學名詞

3.知乎

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文章作者：零度星系（天文在線）

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編輯用時：2018年09月10日-2018年09月12日

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最后更新：2018年12月22日星期六

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