黑洞是宇宙中最神秘的物体，所以叫它黑洞，是因为它们本身不会发出任何可见光。虽然它们曾经是宇宙中最明亮的物体，但当它们在生命结束时的爆发中抛却了明亮的外壳，只留下了超压缩的内核。这个内核的引力极其强大，以致于光也不能从它那里逃逸。所以也就不会有人看到它。它不仅不可见，而且还能吞噬所有靠近它的物质。
当一颗超新星爆发时，恒星的核一般要塌缩成中子星，但如果这个核的质量大于三个太阳，它就会变成黑洞了。黑洞虽然看不见，但却可以用其他方法探测到它的存在。黑洞只有在靠近另外一颗恒星时才会被探测到。黑洞强大的引力将它附近恒星的气流高速拉到自己身上，它就像一口无底的深井，吸着四周的一切。气体向黑洞倾泄，在黑洞周围形成一个旋涡叫吸积盘。气体间强烈的摩擦使旋转的气体变热发出强光，最热的部分达到1亿摄氏度，这些气体在坠向黑洞时会发出X射线。天文学家最近找到了一个巨大的黑洞，它位于125亿光年以外一个星系的中心，它向宇宙中释放出两道高能物质喷流，并且其中有一道喷流或多或少指向我们地球的方向。初步估计这个黑洞的质量是太阳的100亿倍。
黑洞的巨大引力甚至扭曲了空间和时间。物理学的定律在黑洞的中心失去了意义。没人可以看到黑洞的内部，但数学家却可以证明。计算的结果可能大大出乎人们的想像——黑洞可能是通向其他宇宙的大门。爱因斯坦把空间比喻成一个有弹性的平面，比如说像气球皮。如果把一个球放到这个平面上，它就会出现一个凹陷。球越重越大，凹陷也越深。人们把这形象地称为引力井。如果物质被引力吸入井中，它将永远告别这个宇宙，而可能以另外的形式出现在井的那一端。
黑洞是引力极强的、理论上存在的宇宙体。任何东西，甚至光也不能从其中逃逸。黑洞能够在大质量恒星的死亡时形成。每当一个这样的恒星在它的演化终端阶段已耗尽其内部的热核燃料之时，它变得不稳定并向内引力坍缩。死亡恒星的物质的重量从各个方向向内挤压，并压成一个体积为零，密度为无限大的称为奇点的一点。根据爱因斯坦广义相对论可计算出一个黑洞的结构细节。奇点是黑洞的中心，它被该天体的“表面”（即视界）所屏蔽。在视界以内，物质从其引力场中向外溢出所需的逃逸速度超过光速，所以任何光线也不可能逃离而进入空间。视界的半径称为史瓦西半径。这是德国天文学家史瓦西预言存在发射不出辐射的坍缩恒星天体而得名。史瓦西半径的大小和坍缩恒星的质量成正比。一个10倍于太阳质量的黑洞的半径应是30公里。只有质量超过3个太阳质量的恒星在它们生命的末端才可能变成黑洞；质量较小的恒星则演变成压缩程度较小的白矮星或中子星。最有可能发现一个黑洞的天区似乎应在一个普通恒星附近，因为只能根据黑洞对邻近物质的引力效应，才能检测出它的存在。
如果一个黑洞是一个双星的成员天体，从其伴星中流向它的物质将被强烈地加热，并于进入黑洞的视界之前，辐射出大量的X射线，最后永远地消失不见。许多天文学家认为X射线双星天鹅座X-1的一个子星是黑洞。1971年在天鹅座发现的这个双星由一个蓝超巨星和一个看不见的伴星组成，二子星相互绕转的运动周期是5.6日。
有些黑洞被认为是非星起源的。理论上，当任何质量的物质被压缩到足够大的程度时，都可能形成黑洞。许多天文学家都推测，在类星体和有爆发活动的特殊星系的中心，大量的星际气体可以集聚并坍缩成超大质量黑洞。据估算，气体物质快速落入黑洞产生的能量，超过同等质量的物质在核聚变过程中释放的能量100倍。按照这一观点，几百万或几十亿个太阳质量的星际气体在引力作用下坍缩为一个巨型黑洞所产生的能量可以理解类星体和某些星系的巨大能量输出。20世纪80年代中期，已有越来越多的观测证据支持银河系中心存在一个质量为400万个太阳质量的超大黑洞的说法。
还有科学家认为，银河系中的逃逸恒星在不断运行中相互撞击、挤压形成星团，而星团中心不断积聚的恒星在随后的爆炸和死亡过程中形成中等质量的黑洞。如果一颗“闯入星团中心的逃逸恒星在爆炸成为超新星前质量达到太阳的800至3000倍，它就有可能在随后的爆炸中使星团形成质量约为100至1000个太阳质量的中型黑洞。发生这种情况的前提条件是，该星团形成时间短且密度大。
英国天体物理学家霍金提出，还存在另一种类型的非星黑洞。根据霍金理论，在大爆炸期间，距今约200亿年前，当时的宇宙处在极高的温度和极大的密度状态，那时有可能产生为数众多的微型原生黑洞。这种所谓微型黑洞和大质量黑洞不同，它们不断地损失质量直到消失。在一个微型黑洞和极近处，可以形成诸如质子和反质子这类的亚原子粒子。当一个质子和一个反质子从微型黑洞的引力中逃逸，它们将湮灭并产生能量，即从黑洞中带走能量。如果这一过程一再重复，微型黑洞则耗损掉它的全部能量，也就是全部质量。这就是黑洞蒸发。
黑洞具有一定的温度，其值与黑洞的质量成反比。1974年，霍金证明，如果考虑到黑洞周围空间中的量子涨落，则黑洞的确具有与它的温度相对应的热辐射。计及量子效应后，黑洞不再是完全“黑”的了,它也会发射,甚至出现剧烈的爆发。寻找黑洞，是相对论天体物理学的重要课题。孤立的黑洞难于观测，因此，观测工作着重于在双星体系中证认黑洞。目前，认为最有可能是黑洞的天体，是天鹅座X-1。天鹅座X-1是密近双星中的一个星体。它所发射的X射线没有规则的脉冲结构,但却具有短时标的脉动涨落,脉动时标在几毫秒到10秒范围内；它的质量大于5.5太阳质量，大于致密星的临界质量。这些特征都符合黑洞的特性。另外，观测还表明，在椭圆星系M87的核心，可能有质量为9×109太阳质量的大型黑洞。M87的特征是：在核心处有异常的亮度分布，颜色较蓝，弥散速度也较大。这些都与黑洞模型相符合。按照大爆炸宇宙学，在宇宙早期可能形成一些小质量黑洞,一个质量为10-15克的黑洞,其空间尺度只有10-13厘米左右（相当于原子核的大小）。小黑洞的温度很高，有很强的发射。 |
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