黑洞是一种引力极强的天体,就连光也不能逃脱.当恒星的史瓦西半径小到一定程度时,就连垂直表面发射的光都无法逃逸了.这时恒星就变成了黑洞.说它“黑”,是指它就像宇宙中的无底洞,任何物质一旦掉进去,“似乎”就再不能逃出.由于黑洞中的光无法逃逸,所以我们无法直接观测到黑洞.然而,可以通过测量它对周围天体的作用和影响来间接观测或推测到它的存在.黑洞引申义为无法摆脱的境遇.2011年12月,天文学家首次观测到黑洞“捕捉”星云的过程.
黑洞[1-2]的产生过程类似于中子星的产生过程；恒星的核心在自身重力的作用下迅速地收缩,塌陷,发生强力爆炸.当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止,被压缩成一个密实的星体,同时也压缩了内部的空间和时间.但在黑洞[3]情况下,由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去,中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末,剩下来的是一个密度高到难以想象的物质.由于高质量而产生的力量,使得 黑洞
任何靠近它的物体都会被它吸进去.黑洞开始吞噬恒星的外壳,但黑洞并不能吞噬如此多的物质,黑洞会释放一部分物质,射出两道纯能量——伽马射线. 也可以简单理通常恒星的最初只含氢元素,恒星内部的氢原子时刻相互碰撞,发生聚变.由于恒星质量很大,聚变产生的能量与恒星万有引力抗衡,以维持恒星结构的稳定.由于聚变,氢原子内部结构最终发生改变,破裂并组成新的元素——氦元素.接着,氦原子也参与聚变,改变结构,生成锂元素.如此类推,按照元素周期表的顺序,会依次有铍元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成.直至铁元素生成,该恒星便会坍塌.这是由于铁元素相当稳定不能参与聚变,而铁元素存在于恒星内部,导致恒星内部不具有足够的能量与质量巨大的恒星的万有引力抗衡,从而引发恒星坍塌,最终形成黑洞.说它“黑”,是指它就像宇宙中的无底洞,任何物质一旦掉进去,就再不能逃出.跟白矮星和中子星一样,黑洞可能也是由质量大于太阳质量好几倍以上的恒星演化而来的. 当一颗恒星衰老时,它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢）,由中心产生的能量已经不多了.这样,它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量.所以在外壳的重压之下,核心开始坍缩,物质将不可阻挡地向着中心点进军,直到最后形成体积无限小、密度无限大的星体.而当它的半径一旦收缩到一定程度（一定小于史瓦西半径）,质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”诞生了.
黑洞认知
巨型黑洞
宇宙中大部分星系,包括我们居住的银河系的中心都隐藏着一个超大质量黑洞.这些黑洞质量大小不一,大约100万个太阳质量到大约100亿个太阳质量. 天文学家们通过探测黑洞周围吸积盘发出的强烈辐射推断这些黑洞的存在.物质在受到强烈黑洞引力下落时,会在其周围形成吸积盘盘旋下降,在这一过程中势能迅速释放,将物质加热到极高的温度,从而发出强烈辐射.黑洞通过吸积方式吞噬周围物质,这可能就是它的成长方式. 这项最新的研究采用了全世界最先进的地基观测设施,包括位于美国夏威夷莫纳克亚山顶,海拔4000多米处的北双子座望远镜,位于智利帕拉那山的南双子座望远镜,以及位于美国新墨西哥州圣阿古斯丁平原上的甚大阵射电望远镜.
大质量黑洞的成长
观测结果显示,出现在宇宙年龄仅为12亿年时的活跃黑洞,其质量要比稍后出现的大部分大质量黑洞质量小10倍.但是它们的成长速度非常快,因而现在它们的质量要比后者大得多.通过对这种成长速度的测算,研究人员可以估算出这些黑洞天体之前和之后的发展路径. 该研究小组发现,那些最古老的黑洞,即那些在宇宙年龄仅为数亿年时便开始进入全面成长期的黑洞,它们的质量仅为太阳的100到1000倍.研究人员认为这些黑洞的形成和演化可能和宇宙中最早的恒星有关. 天文学家们还注意到,在最初的12亿年后,这些被观测的黑洞天体的成长期仅仅持续了1亿到两亿年. 这项研究是一个已持续7年的研究计划的成果.特拉维夫大学主持的这项研究旨在追踪研究宇宙中最大质量黑洞的演化,并观察它们对宿主星系产生的影响.
已知最大的黑洞
美国加州大学伯克利分校华裔天文学家马中佩带领一个科研小组,最近发现了科学界迄今所知最大的两个黑洞.它们分别位于NGC 3842和NGC 4889星系,属银河系的中心地带,距离地球约2.7万光年,每个质量约为太阳的100亿倍.
