簡介： 黑洞是一個空間區(qū)域，由于恒星運行到生命終點時收縮后產(chǎn)生，其附近物體無法逃脫其引力，包括光，故黑洞不可見，也因此得名。黑洞不能被直接觀測，但可以通過黑洞對周圍環(huán)境的影響對其間接定位。

黑洞是一個空間區(qū)域，其中大量的物質(zhì)聚集在一個小區(qū)域，附近的物質(zhì)都無法逃脫其引力。

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為了擺脫地心引力，一個物體必須以至少11.2km/s的速度加速離開地表。這被叫作逃逸速度。只要慢了一點兒，該物質(zhì)都會掉回地表。對于黑洞來說也是如此，但是，逃逸速度太大了，以至于即使是光也沒有足夠的速度來逃離。
黑洞被這么叫是因為我們不能看見它們；沒有光能離開其表面（不能被放出或反射），因此，它一直是無形的。我們只能在黑洞經(jīng)過另一個物體前面時觀測它們，然后會看見引力透鏡現(xiàn)象。迄今為止，沒有黑洞被真正觀測和證實確認，盡管有很多可能的候選者。

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應該注意的是，與普遍看法相反，黑洞并不是要把其周圍一切都吸進去的真空吸塵器。一個質(zhì)量等同于太陽的黑洞將會有大約3km的半徑。在106km的距離中，此黑洞的吸引力并不比同一質(zhì)量的任何其他天體大。例如，如果太陽被同等質(zhì)量的黑洞代替，行星的飛行軌道將會保持不變。然而，一旦你穿過了“事件穹界”，那將完全不同。

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黑洞的形成

當一顆恒星到達其生命盡頭，會冷卻下來，并在引力的作用下收縮。在其收縮時，隨著體積降低，它會變得更加稠密。一些恒星會爆炸成為超新星，但另外一些會變成中子星或者黑洞。想象一顆比太陽大十倍的恒星，自身坍縮到大約30km的大小。最終的物質(zhì)是極高密度的，其引力十分巨大。通過高能撞擊也能形成黑洞，例如在二元系統(tǒng)中中子星的碰撞。

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史瓦西半徑
史瓦西半徑是一個球體的半徑，如果一個物體的全部質(zhì)量都被壓縮在該球體內(nèi)，那么該球體表面的逃逸速度會等于光速。如果一個恒星殘骸坍縮到或低于該半徑，光將無法逃離，物體不再直接可見于外面，從而形成黑洞。

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方程 50-史瓦西半徑

G代表重力，M代表物體質(zhì)量，c代表光速

黑洞蒸發(fā)
斯蒂芬?霍金在1974年為黑洞蒸發(fā)提供了一個理論上的論據(jù)?；艚疠椛溥^程降低了黑洞質(zhì)量，因此也被稱為黑洞蒸發(fā)。因為霍金輻射使黑洞失去質(zhì)量，失去的物質(zhì)比其通過其他方式得到的物質(zhì)更多，因此，黑洞被預測會消散、收縮、然后完全消失。比起巨型黑洞，更小的微型黑洞被預測是一個更大的凈發(fā)射器，也會更快地收縮和消散。

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尋找黑洞
有大量的理論技術可以被用于定位黑洞，因為黑洞不能被直接觀測，所以我們必須使用間接的方法來探尋黑洞對其周圍環(huán)境的影響。

吸積盤和氣體射流
例如中子星和白矮星這樣的巨大的超密天體可以推動吸積盤和氣體射流的形成，人們相信黑洞也會以類似的方式表現(xiàn)。我們能看見吸積盤，我們能解釋中央恒星，但是它們可以確定在哪里可能值得尋找黑洞。非常大的吸積盤和氣體射流對于超大質(zhì)量黑洞的存在來說可能是很好的證據(jù)，因為據(jù)我們所知，任何足夠驅動這些現(xiàn)象的物質(zhì)一定是黑洞。

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強烈的輻射排放
劇烈的,一次性的伽馬射線爆發(fā)可能暗示黑洞的誕生，因為天文學家們相信射線脈沖是由巨星的引力坍縮或者中子星的相撞引起的。這兩類事件都有足夠的質(zhì)量和壓力來產(chǎn)生黑洞。

引力透鏡效應
光從遙遠而明亮的源頭發(fā)出，一個巨型物體處于該光源和觀測者之間，當光在該巨型物體周圍發(fā)生彎曲時，就形成了引力透鏡。這個過程是廣義相對論的預測之一。根據(jù)這個理論，質(zhì)量扭曲時空，創(chuàng)造引力場，因此產(chǎn)生了彎曲的光。

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黑洞模擬圖

圖源：NASA

這幅圖解釋了光是如何從遙遠的光源來，并在巨型物體周圍發(fā)生彎曲的。橘色箭頭展示了背景源的視位置。白色箭頭展示了光從光源的真實位置來的路徑。

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來自遠方的光如何在巨大物體周圍發(fā)生彎曲

圖源：NASA

在下圖中，你可以看見被觀測的引力透鏡正如哈勃空間望遠鏡于1689年在星系團艾貝爾中看到的那樣。

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這張圖片展示了星系團艾貝爾2218的全面概況和其引力透鏡

圖源：Wikipedia

圍繞可能存在的黑洞軌道運行的天體
圍繞可能存在的黑洞軌道運行的天體探測了中央天體的引力場。以1970年代的發(fā)現(xiàn)為例，吸積盤環(huán)繞的X射線發(fā)射源，是能發(fā)射Cygnus X-1的物質(zhì)，俗稱黑洞。雖然該物質(zhì)本身不能為肉眼所見，但X射線是以毫秒級速度在吸積前繞十個太陽質(zhì)量的黑洞運行的一種高熱塊狀物質(zhì)。X射線光譜顯示了軌道上相對論物質(zhì)的圖像，其鐵線以大約6.4千電子伏發(fā)出，并擴展到紅色部分（圓盤向后一側）和藍色部分（在更近一側）。

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天鵝座X-1源的錢德拉射線光譜

圖源：NASA

銀河系之心
致密塵埃和氣體的可視波長阻礙我們看清銀河系的中心，但是其他波長，例如射電波長，可以幫助我們可以看穿這些障礙。這個星系準確意義上的中心被一個似乎沒有軌道運行的強烈的射電源所占據(jù)。不到十年前，這個叫作“人馬座A”（發(fā)音A星）的物體被證明是一個巨大的黑洞。

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作者: lonewolfonline

FY: Henin

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