黑洞，它是一種質(zhì)量及引力很大的天體，從字面意思可以理解為看不見(jiàn)的“無(wú)底洞”。因?yàn)檫B光子“掉入”都無(wú)法“逃出”的“無(wú)底洞”，沒(méi)有光子出來(lái)，所以我們就看不見(jiàn)它。

電影《星際穿越》中的黑洞

關(guān)于提出黑洞的歷史

最早提出黑洞問(wèn)題的是英國(guó)地理學(xué)家約翰·米歇爾（JohnMichell），他在1783年提出，如果一顆天體擁有與太陽(yáng)同等質(zhì)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(wú)法逃脫其表面。

此外，法國(guó)物理學(xué)家拉普拉斯曾在1796年預(yù)言：“如果一顆天體質(zhì)量約為太陽(yáng)的250倍，直徑和地球相當(dāng)，那么這個(gè)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(jì)愛(ài)因斯坦發(fā)表廣義相對(duì)論后，我們對(duì)黑洞理論有了許多新的認(rèn)知，如知曉了黑洞形成的必然條件，以及黑洞特有的3個(gè)物理特性等等。

美國(guó)勞倫斯利佛摩國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的研究指出，中型黑洞可能可以讓已經(jīng)死亡的白矮星“復(fù)活”。圖為一個(gè)黑洞吸入鄰近藍(lán)色恒星的物質(zhì)的示意圖。（圖：NASA）

黑洞的概述

黑洞是一個(gè)時(shí)空的區(qū)域，它會(huì)表現(xiàn)出非常強(qiáng)烈的引力效應(yīng)，以至于任何粒子和電磁輻射，例如光子，都無(wú)法從黑洞內(nèi)部逃逸出來(lái)。廣義相對(duì)論理論預(yù)言，足夠致密的質(zhì)量能夠使時(shí)空彎曲，從而形成不可能逃脫的區(qū)域邊界，這被稱為事件視界。簡(jiǎn)單的說(shuō)，這里是信息的終點(diǎn)，你無(wú)法將信息傳達(dá)出去。

目前還沒(méi)有直接觀測(cè)到黑洞的證據(jù)，不過(guò)可以從黑洞周圍影響的時(shí)空入手，找到黑洞的間接證據(jù)，如黑洞影響周圍的恒星時(shí)，由于黑洞強(qiáng)大的引力，導(dǎo)致恒星的物質(zhì)會(huì)落入黑洞中，黑洞與恒星之間會(huì)形成吸積氣盤。在這一過(guò)程恒星的物質(zhì)會(huì)被加熱輻射出能量（X射線），從而被我們所觀測(cè)到。這里需要知曉的是，目前并沒(méi)有真正的發(fā)現(xiàn)黑洞，只是發(fā)現(xiàn)了類似黑洞的候選者。

X射線雙星系統(tǒng)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(zhì)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(yáng)，它們是靠氫聚變維持能源的。隨后氫耗盡，由于重力的壓進(jìn)，核心的環(huán)境變得氦開(kāi)始聚變。質(zhì)量更大的恒星，會(huì)向更重的元素進(jìn)行核聚變，直到鐵為止。根據(jù)理論，如果一顆恒星的核心質(zhì)量大于等于3.2倍太陽(yáng)質(zhì)量時(shí)，那么再也沒(méi)有什么能量（斥力）可以抵抗自身的重力了，重力便開(kāi)始向中心無(wú)限的坍縮，而后便形成了“黑洞”，黑洞的中心將趨向于一個(gè)奇點(diǎn)。

目前形成黑洞的有2個(gè)經(jīng)典的極限值，第一個(gè)是奧本海默-沃爾科夫極限（冷中子星的質(zhì)量上限），該極限值接近于2.17倍太陽(yáng)質(zhì)量。如果一顆冷中子星超過(guò)了此極限值，那么它很有可能因強(qiáng)大引力而坍縮成一個(gè)黑洞。第2個(gè)就是著名的史瓦西半徑，史瓦西半徑是指當(dāng)物體被壓縮至一個(gè)臨界半徑值時(shí)，就會(huì)形成一個(gè)黑洞。嚴(yán)格的講是一個(gè)球狀對(duì)稱、不自轉(zhuǎn)且不帶電荷的物體重力場(chǎng)值，一個(gè)特定質(zhì)量的物體被壓縮到該值時(shí)，自身的重力可以無(wú)束縛的壓縮至奇點(diǎn)。理論上，太陽(yáng)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(yáng)質(zhì)量的天體，如果壓縮至它的史瓦西半徑內(nèi)，那么它就形成黑洞了。

互相繞著旋轉(zhuǎn)的兩個(gè)黑洞。最終兩個(gè)黑洞將融合，產(chǎn)生引力波。（繪圖：AlamyStockPhoto）

參考資料

1.WJ百科

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3.知乎

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文章作者：零度星系（天文在線）

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