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什麽是黑洞？01:35
黑洞是壹種怎樣的存在？02:20
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黑洞“有圖有真相”是真的嗎？|新華網01:38
銀河系中心的黑洞01:33
黑洞
時空的曲率太大，光無法逃脫。
這個詞條是壹個多義詞，有27個義項。
科普中國|本詞條由《科普中國》詞條寫作與應用項目評審。
評審專家王俊傑
黑洞是現代廣義相對論中存在於太空中的天體。黑洞的引力極強，使得在視界中的逃逸速度快於光速。因此，“黑洞是時空曲率中的壹個天體，它太大了，光無法從它的事件視界中逃脫”。[1][2][3]
1916年，德國天文學家卡爾·史瓦西通過計算得到了愛因斯坦場方程的真空解。這個解表明，如果靜態球對稱恒星的實際半徑小於壹個固定值，它的周圍就會出現壹個奇怪的現象，即存在壹個界面——“視界”。壹旦進入這個界面，連光都無法逃脫。這個固定值叫做史瓦西半徑。這個“不可思議的天體”被美國物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒命名為“黑洞”。
黑洞不能直接觀測，但可以間接知道它的存在和質量，可以觀測它對其他事物的影響。黑洞存在的信息，可以通過物體被吸進去之前，黑洞引力帶來的加速度所產生的摩擦力釋放出的X射線和γ射線的“邊緣信息”來獲得。推斷黑洞的存在也可以通過間接觀測恒星或星際雲的軌道得到，位置和質量也可以得到。
北京時間4月19日21，人類黑洞第壹張照片出現。【4】【5】黑洞位於室女座壹個巨大橢圓星系M87的中心，距離地球5500萬光年，質量約為太陽的65億倍。它的核心區域有壹個陰影，周圍是壹個月牙形的光暈。愛因斯坦的廣義相對論已經被證明在極端條件下成立。[6]
中文名
黑洞
外國名字
黑洞
科目
廣義相對論，天體物理學，黑洞熱力學
分類
史瓦西黑洞，RN黑洞，克爾黑洞，KN黑洞。
分界線
事件視界，無限紅移面，動態視界
快的
航行
探索表現形式的分類特征，探索歷史專家研究的世界紀錄
演化過程
兩個黑洞互相吞噬。
黑洞是由中心的壹個標量多項式的奇點和周圍的時空發散而成，其邊界是壹個只能進出的單向膜:事件視界，在事件視界的範圍內是不可見的。根據愛因斯坦的廣義相對論，當壹顆垂死的恒星坍縮時，它將向中心坍縮，在那裏它將成為壹個黑洞，吞噬所有的光和鄰近宇宙中的任何物質。
黑洞的過程與中子星相似:壹顆恒星正準備死亡，其核心在自身重力作用下迅速收縮、坍縮、爆炸。當核心的物質全部變成中子時，收縮過程立即停止，被壓縮成致密的恒星，內部的時空也隨之壓縮。然而，在黑洞的情況下，由於星核的質量如此之大，以至於收縮過程無休止地進行，甚至中子之間的排斥力也無法停止。中子本身在擠壓引力本身的吸引下被磨成粉末，剩下的就是密度難以想象的物質。由於高質量產生的引力，任何靠近它的物體都會被它吸進去。[7]
也可以簡單的理解為，恒星最初通常只含有氫，恒星內部的氫核時刻相互碰撞融合。由於恒星的質量很大，聚變產生的能量與恒星的引力競爭，維持恒星結構的穩定。因為氫原子核的聚變，產生了新元素氦，然後氦原子也參與聚變，改變結構，生成鋰。以此類推，按照元素周期表的順序，會依次生成鈹、硼、碳、氮，直到生成鐵，恒星才會坍縮。這是因為鐵元素相當穩定，參與聚變時釋放的能量小於所需能量，所以聚變停止，鐵元素存在於恒星中，導致恒星中缺乏足夠的能量與大質量恒星的引力相抗衡，從而導致恒星坍縮，最終形成黑洞。之所以叫“黑”，是因為它產生的引力使周圍的光無法逃逸。和中子星壹樣，黑洞也是由質量比太陽大幾十倍甚至上百倍的恒星演化而來。
當恒星老化時，它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料，中心產生的能量也快用完了。這樣，它就不再有足夠的強度來承受外殼的巨大重量。因此，在殼層的重壓下，內核開始坍縮，物質會不可阻擋地向中心點行進，直到最後形成壹個體積近乎無窮大、密度近乎無窮大的恒星。當它的半徑收縮到壹定程度(壹定要小於史瓦西半徑)時，質量造成的時空扭曲使得連光都射不出去——壹個“黑洞”就誕生了。
連生
黑洞通常被發現是因為它們聚集在氣體周圍產生輻射，這個過程被稱為吸積。高溫氣體輻射熱能的效率將嚴重影響吸積流的幾何和動力學特性。已經觀察到具有高輻射效率的薄盤和具有低輻射效率的厚盤。當吸積氣體接近中心黑洞時，它們產生的輻射影響黑洞的旋轉，是中心擴展物質系統的流動。吸積是天體物理中最常見的過程之壹，也正是因為吸積，才形成了我們身邊很多常見的結構。在宇宙早期，當氣體流向暗物質引起的引力勢阱中心時，星系就形成了。恒星是氣體雲在自身重力作用下坍縮碎裂，然後吸收周圍氣體形成的。行星(包括地球)也是由新形成的恒星周圍的氣體和巖石堆積而成。當中心天體是黑洞時，吸積會顯示出它最壯觀的壹面。黑洞不僅吸積物質，還通過霍金蒸發過程輻射粒子。
如果被黑洞吸入會怎麽樣？
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黑洞不僅能毀滅恒星，還能讓它們重新煥發生機。
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黑洞看起來像什麽？科學家們在40年前“畫”出了它。
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100文科生眼中的宇宙和黑洞
尹柯美學
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黑洞拉伸、撕裂並吞噬恒星。
蒸發
因為黑洞的密度極高，所以根據公式我們可以知道密度=質量/體積。為了使黑洞的密度無限大，質量不變，意味著黑洞的體積要無限小，才能成為黑洞。黑洞是壹些恒星“滅絕”形成的死星。它質量大，身體小。然而，在黑洞也會滅亡的那壹天，根據霍金的理論，在量子物理中，有壹種現象叫做“隧道效應”，即雖然壹個粒子在能量低的地方場強分布盡可能強，但即使在能量相當高的地方，場強仍然會分布。對於黑洞的邊界來說，這是壹個能量相當高的屏障，但粒子仍有可能出去。
霍金還證明了每個黑洞都有壹定的溫度，溫度與黑洞的質量成反比。換句話說，大黑洞溫度低，蒸發弱；小黑洞溫度高，蒸發強，類似劇烈爆炸。太陽質量的黑洞蒸發大約需要1x10 66年。壹個相當於小行星質量的黑洞會在1x10-21秒內完全蒸發。[1]
天文學家首次觀察到黑洞“打嗝兩次”
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如果人掉進黑洞會怎麽樣？
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破壞
黑洞會發出耀眼的光，體積縮小，甚至爆炸，噴射物體，發出耀眼的光。當英國物理學家斯蒂芬·威廉·霍金在1974年做出這壹預言時，整個科學界都震驚了。
霍金的理論是靈感主導的思維飛躍。他結合了廣義相對論和量子理論。他發現黑洞周圍的引力場釋放能量，同時消耗黑洞的能量和質量。
恒星被黑洞吞噬。
假設在任何時間、任何地點都會產生壹對粒子，產生的粒子是正粒子和反粒子。如果這個創造過程發生在黑洞附近，會發生兩件事:兩個粒子湮滅，壹個粒子被吸進黑洞。“壹個粒子被吸進黑洞”:黑洞附近產生的壹對粒子，其中壹個反粒子會被吸進黑洞，壹個正粒子會逃逸。因為能量不可能憑空產生，所以我們假設反粒子攜帶負能量，正粒子攜帶正能量，反粒子的所有運動過程都可以看作壹個正粒子的相反運動過程。比如壹個被吸進黑洞的反粒子，可以看作是壹個正粒子從黑洞中逃逸出來。這種情況是壹個黑洞帶正能量的粒子逃逸，也就是黑洞的總能量少了，愛因斯坦質能方程E=mc2說明能量的損失會導致質量的損失。
當黑洞的質量越來越小時，它的溫度就會越來越高。這樣，當黑洞失去質量時，它的溫度和發射率增加，因此它的質量失去得更快。這種“霍金輻射”對於大部分黑洞來說是可以忽略的，因為大黑洞輻射的速度很慢，而小黑洞輻射能量的速度非常快，直到黑洞爆炸。
表達形式
據英國媒體報道，壹項新理論指出，黑洞的死亡模式可能會轉變為白洞。理論上，白洞在行為上正好與黑洞相反——黑洞不斷吞噬物質，而白洞不斷噴射物質。這壹發現最早由英國某雜誌網站報道，其理論基礎是晦澀難懂的量子引力理論。[8]
具有強大引力的黑洞。
恒星的時空扭曲改變了光的路徑，與沒有恒星的路徑不同。光線在恒星表面附近會稍微向內偏轉，這種偏轉可以通過日食時觀察遠處恒星發出的光線來觀察。當恒星向內坍縮時，其質量導致的時空扭曲變得非常強烈，光線向內偏轉更加強烈，使得光子更難逃離恒星。對於遠處的觀察者來說，光線變得更暗更紅。最後，當恒星收縮到某個臨界半徑(史瓦西半徑)時，其質量導致時空扭曲變得如此強烈，以至於光線向內偏轉如此強烈，以至於無法逃逸。這樣，如果光逃不掉，其他東西就更不可能逃得掉，會被拉回來。也就是說，有壹組事件或壹個時空區域，光或任何東西都不可能從其中逃逸並到達遠處的觀察者。這樣的區域被稱為黑洞。它的邊界被稱為事件視界，與剛好無法逃離黑洞的光的軌跡重合。