當代物理學認為，四維時空空間是存在質量密度限值的。好比一張桌子，桌子的每一個平方厘米能承受的壓力稱為“壓強”（定義不準確，理解就好），顯然這個壓強不可能無限大，總有一個值導致桌子這個點被壓穿。在宇宙中四維時空的情況類似。只要時空點內質量超過一個限制，這個點就成為黑洞，即時空中被“壓穿”的點——奇點。地球如果要成為一個黑洞則要壓縮到一個乒乓球那么大不可。太陽要成為黑洞需要壓縮到比地球還小。巨大的恒星塌縮后質量巨大卻體積劇烈減小導致質量密度極大，成為了時空奇點——黑洞。講得比較白話，希望你可以理解。

黑洞的產生過程類似于中子星的產生過程；恒星的核心在自身重力的作用下迅速地收縮，發生強力爆炸。當核心中所有的物質都變成中子時收縮過程立即停止，被壓縮成一個密實的星體，同時也壓縮了內部的空間和時間。但在黑洞情況下，由于恒星核心的質量大到使收縮過程無休止地進行下去，中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末，剩下來的是一個密度高到難以想象的物質。由于高質量而產生的力量，使得 黑洞
任何靠近它的物體都會被它吸進去。黑洞開始吞噬恒星的外殼，但黑洞并不能吞噬如此多的物質，黑洞會釋放一部分物質，射出兩道純能量——伽馬射線爆。 　　也可以簡單理解：通常恒星的最初只含氫元素，恒星內部的氫原子時刻相互碰撞，發生聚變。由于恒星質量很大，聚變產生的能量與恒星萬有引力抗衡，以維持恒星結構的穩定。由于聚變，氫原子內部結構最終發生改變，破裂并組成新的元素——氦元素。接著，氦原子也參與聚變，改變結構，生成鋰元素。如此類推，按照元素周期表的順序，會依次有鈹元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成。直至鐵元素生成，該恒星便會坍塌。這是由于鐵元素相當穩定不能參與聚變，和氫元素燃盡。而鐵元素存在于恒星內部，導致恒星內部不具有足夠的能量與質量巨大的恒星的萬有引力抗衡，從而引發恒星坍塌，最終形成黑洞。說它“黑”，是指它就像宇宙中的無底洞，任何物質一旦掉進去，就再不能逃出。跟白矮星和中子星一樣，黑洞可能也是由質量大于太陽質量好幾倍以上的恒星演化而來的。 　　當一顆恒星衰老時，它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料（氫），由中心產生的能量已經不多了。這樣，它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，直到最后形成體積無限小、密度無限大的星體。 　　物質將不可阻擋地向著中心點進軍，直至成為一個體積很無限小、密度趨向很大。而當它的半徑一旦收縮到一定程度（一定小于史瓦西半徑），質量導致的時空扭曲就使得即使光也無法向外射出——“黑洞”誕生了。
編輯本段表現
　　恒星的時空扭曲改變了光線的路徑，使之和原先沒有恒星情況下的路徑不一樣。光在恒星表面附近稍微向內偏
折，在日食時觀察遠處恒星發出的光線，可以看到這種偏折現象。當該恒星向內坍塌時，其質量導致的時空扭曲變得很強，光線向內偏折得也更強，從而使得光線從恒星逃逸變得更為困難。對于在遠處的觀察者而言，光線變得更黯淡更紅。最后，當這恒星收縮到某一臨界半徑（史瓦希半徑）時，其質量導致的時空扭曲變得如此之強，使得光向內偏折得這么也如此之強，以至于光線再也逃逸不出去 。這樣，如果光都逃逸不出來，其他東西更不可能逃逸，都會被拉回去。也就是說，存在一個事件的集合或時空區域，光或任何東西都不可能從該區域逃逸而到達遠處的觀察者，這樣的區域稱作黑洞。將其邊界稱作事件視界，它和剛好不能從黑洞逃逸的光線的軌跡相重合。
黑洞圖片(19張)　　與別的天體相比，黑洞十分特殊。人們無法直接觀察到它，科學家也只能對它內部結構提出各種猜想。而使得黑洞把自己隱藏起來的的原因即是彎曲的時空。根據廣義相對論，時空會在引力場作用下彎曲。這時候，光雖然仍然沿任意兩點間的最短距離傳播，但相對而言它已彎曲。在經過大密度的天體時，時空會彎曲，光也就偏離了原來的方向。 　　在地球上，由于引力場作用很小，時空的扭曲是微乎其微的。而在黑洞周圍，時空的這種變形非常大。這樣，即使是被黑洞擋著的恒星發出的光，雖然有一部分會落入黑洞中消失，可另一部分光線會通過彎曲的空間中繞過黑洞而到達地球。觀察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一樣，這就是黑洞的隱身術。 　　更有趣的是，有些恒星不僅是朝著地球發出的光能直接到達地球，它朝其它方向發射的光也可能被附近的黑洞的強引力折射而能到達地球。這樣我們不僅能看見這顆恒星的“臉”，還同時看到它的“側面”、甚至“后背”，這是宇宙中的“引力透鏡”效應。 　　圖注一：這張紅外波段圖像拍攝的是我們所居住銀河系的中心部位，所有銀河系的恒星都圍繞銀心部位可能存在的一個超大質量黑洞公轉。 版權：ESO/S. Gillessen et al
北京時間1月1日消息，據美國太空網報道，一項新的研究顯示，宇宙中最大質量的黑洞開始快速成長的時期可能比科學家原先的估計更早，并且現在仍在加速成長。 　　一個來自以色列特拉維夫大學的天文學家小組發現，宇宙中最大質量黑洞的首次快速成長期出現在宇宙年齡約為12億年時，而非之前認為的20~40億年。天文學家們估計宇宙目前的年齡約為137億年。 　　同時，這項研究還發現宇宙中最古老、質量最大的黑洞同樣具有非常快速的成長。有關這一發現的詳細情況將發表在最新一期的《天體物理學報》。 　　1.巨型黑洞 　　宇宙中大部分星系，包括我們居住的銀河系的中心都隱藏著一個超大質量黑洞。這些黑洞質量大小不一，從100萬個太陽質量到100億個太陽質量。 　　天文學家們通過探測黑洞周圍吸積盤發出的強烈輻射推斷這些黑洞的存在。物質在受到強烈黑洞引力下落時，會在其周圍形成吸積盤盤旋下降，在這一過程中勢能迅速釋放，將物質加熱到極高的溫度，從而發出強烈輻射。黑洞通過吸積方式吞噬周圍物質，這可能就是它的成長方式。 　　這項最新的研究采用了全世界最先進的地基觀測設施，包括位于美國夏威夷莫納克亞山頂，海拔4000多米處的北雙子座望遠鏡，位于智利帕拉那山的南雙子座望遠鏡，以及位于美國新墨西哥州圣阿古斯丁平原上的甚大陣射電望遠鏡。 　　2.大質量黑洞的成長 　　觀測結果顯示，出現在宇宙年齡僅為12億年時的活躍黑洞，其質量要比稍后出現的大部分大質量黑洞質量小10倍。但是它們的成長速度非常快，因而現在它們的質量要比后者大得多。通過對這種成長速度的測算，研究人員可以估算出這些黑洞天體之前和之后的發展路徑。 　　該研究小組發現，那些最古老的黑洞，即那些在宇宙年齡僅為數億年時便開始進入全面成長期的黑洞，它們的質量僅為太陽的100到1000倍。研究人員認為這些黑洞的形成和演化可能和宇宙中最早的恒星有關。 　　天文學家們還注意到，在最初的12億年后，這些被觀測的黑洞天體的成長期僅僅持續了1億到兩億年。 　　這項研究是一個已持續7年的研究計劃的成果。特拉維夫大學主持的這項研究旨在追蹤研究宇宙中最大質量黑洞的演化，并觀察它們對宿主星系產生的影響。
編輯本段演化過程
吸積
　　黑洞通常是因為它們聚攏周圍的氣體產生輻射而被發現的，這一過程被稱為吸積。高溫氣體輻射熱能的效率會嚴重影響吸積流的幾何與動力學特性。目前觀測到了輻射效率較高的薄 黑洞拉伸，撕裂并吞噬恒星
盤以及輻射效率較低的厚盤。當吸積氣體接近中央黑洞時，它們產生的輻射對黑洞的自轉以及視界的存在極為敏感。對吸積黑洞光度和光譜的分析為旋轉黑洞和視界的存在提供了強有力的證據。數值模擬也顯示吸積黑洞經常出現相對論噴流也部分是由黑洞的自轉所驅動的。 　　天體物理學家用“吸積”這個詞來描述物質向中央引力體或者是中央延展物質系統的流動。吸積是天體物理中最普遍的過程之一，而且也正是因為吸積才形成了我們周圍許多常見的結構。在宇宙早期，當氣體朝由暗物質造成的引力勢阱中心流動時形成了星系。即使到了今天，恒星依然是由氣體云在其自身引力作用下坍縮碎裂，進而通過吸積周圍氣體而形成的。行星（包括地球）也是在新形成的恒星周圍通過氣體和巖石的聚集而形成的。但是當中央天體是一個黑洞時，吸積就會展現出它最為壯觀的一面。然而黑洞并不是什么都吸收的，它也往外邊散發質子。
蒸發
　　由于黑洞的密度極大，根據公式我們可以知道密度=質量/體積，為了 黑洞噴射物不斷變亮
讓黑洞密度無限大，那就說明黑洞的體積要無限小，然后質量要無限大，這樣才能成為黑洞。黑洞是由一些恒星“滅亡”后所形成的死星，他的質量極大，體積極小。但黑洞也有滅亡的那天，按照霍金的理論，在量子物理中，有一種名為“隧道效應”的現象，即一個粒子的場強分布雖然盡可能讓能量低的地方較強，但即使在能量相當高的地方，場強仍會有分布，對于黑洞的邊界來說，這就是一堵能量相當高的勢壘，但粒子仍有可能出去。 　　毀滅 　　黑洞會發出耀眼的光芒，體積會縮小，甚至會爆炸。當英國物理學家史迪芬·霍金于1974年做此預言時，整個科學界為之震動。 　　霍金的理論是受靈感支配的思維的飛躍，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出能量，同時消耗黑洞的能量和質量。 　　假設一對粒子會在任何時刻、任何地點被創生，被創生的粒子就是正粒子與反粒子，而如果這一創生過程發生在黑洞附近的話就會有兩種情況發生：兩粒子湮滅、一個粒子被吸入黑洞。“一個粒子被吸入黑洞”這一情況：在黑洞附近創生的一對粒子其中一個反粒子會被吸入黑洞，而正粒子會逃逸，由于能量不能憑空創生，我們設反粒子攜帶負能量，正粒子攜帶正能量，而反粒子的所有運動過程可以視為是一個正粒子的為之相反的運動過程，如一個反粒子被吸入黑洞可視為一個正粒子從黑洞逃逸。這一情況就是一個攜帶著從黑洞里來的正能量的粒子逃逸了，即黑洞的總能量少了，而愛因斯坦的公式E=mc^2表明，能量的損失會導致質量的損失。 　　當黑洞的質量越來越小時，它的溫度會越來越高。這樣，當黑洞損失質量時，它的溫度和發射率增加，因而它的質量損失得更快。這種“霍金輻射”對大多數黑洞來說可以忽略不計，因為大黑洞輻射的比較慢，而小黑洞則以極高的速度輻射能量，直到黑洞的爆炸。
編輯本段分類及特點
按組成劃分
　　按組成來劃分，黑洞可以分為兩大類。一是暗能量黑洞，二是物理黑洞。 　　暗能量黑洞 　　暗能量黑洞主要由高速旋轉的巨大的暗能量組成，它內部沒有巨大的質量。巨大的暗能量以接近光速的速度旋轉，其內部產生巨大的負壓足以吞噬物體，從而形成黑洞。暗能量黑洞是星系形成的基礎，也是星團、星系團形成的基礎。 　　物理黑洞 　　物理黑洞由一顆或多顆天體坍縮形成，具有巨大的質量。當一個物理黑洞的質量等于或大于一個星系的質量時，我們稱之為奇點黑洞。暗能量黑洞的體積很大，可以有太陽系那般大。奇點黑洞比起暗能量黑洞來說體積非常小，它甚至可以縮小到一個奇點。
按物理性質劃分
　　根據黑洞本身的物理特性質量，角動量，電荷劃分，可以將黑洞分為四類。 　　不旋轉不帶電荷的黑洞 　　它的時空結構于1916年由施瓦西求出稱施瓦西黑洞。 　　不旋轉帶電黑洞 　　稱R-N黑洞。時空結構于1916至1918年由賴斯納（Reissner）和納自敦（Nordstrom）求出。 　　旋轉不帶電黑洞 　　稱克爾黑洞。時空結構由克爾于1963年求出。 　　一般黑洞 　　稱克爾-紐曼黑洞。時空結構于1965年由紐曼求出。 　　雙星黑洞 　　與其他恒星一塊形成雙星的黑洞。
克爾-紐曼黑洞的特點
　　轉動且帶電荷的黑洞，叫做克爾--紐曼黑洞。這種結構的黑洞視界和無限紅移面會分開，而且視界會分為兩個（外視界r+和內視界r-），無限紅移面也會分裂為兩個（rs+和rs-） 。外視界和無限紅移面之間的區域叫做能層，有能量儲存在那里。越過外無限紅移面的物體仍有可能逃離黑洞，這是因為能層還不是單向膜區。 　　r±=M±√(M^2-a^2-Q^2) 　　rs±=M±√(M^2-a^2cos^2·θ-Q^2) 　　r±=GM/c^2±√[(GM/c^2)^2-(J/Mc)^2-GQ^2/c^4] 　　(其中，M、J、Q分別代表黑洞的總質量、總角動量和總電荷。a=J/Mc為單位質量角動量) 　　單向膜區內，r為時間，t是空間。穿過外視界進入單向膜區得物體，將只能向前，穿過內視界進入黑洞內部。內視界以里的區域不是單向膜區，那里有一個“奇環”，也就是時間終止的地方。物體可以在內視界內自由運動，由于奇環產生斥力，物體不會撞上奇環，不過，奇環附近有一個極為有趣的時空區，在那里存在“閉合類時線”，沿這種時空曲線運動的物體可以不斷地回到自己的過去。
編輯本段物理學探索
　　1928年，一位印度研究生——薩拉瑪尼安·錢德拉塞卡——乘船來到英國劍橋跟英國天文學家阿瑟。愛丁頓爵士（一位廣義相對論家）學習。錢德拉塞卡意識到，不相容原理所能提供的排斥力有一個極限。恒星中的粒子的最大速度差被相對論限制為光速。這意味著，恒星變得足夠緊致之時，由不相容原理引起的排斥力就會比引力的作用小。錢德拉塞卡計算出；一個大約為太陽質量一倍半的冷的恒星不能支持自身以抵抗自己的引力。（這質量現在稱為錢德拉塞卡極限。）前蘇聯科學家列夫·達維多維奇·蘭道幾乎在同時也發現了類似的結論。 　　這對大質量恒星的最終歸宿具有重大的意義。如果一顆恒星的質量比錢德拉塞卡極限小，它最后會停止收縮并終于變成一顆半徑為幾千英里和密度為每立方英寸幾百噸的“白矮星”。白矮星是它物質中電子之間的不相容原理排斥力所支持的。我們觀察到大量這樣的白矮星。第一顆被觀察到的是繞著夜空中最亮的恒星——天狼星轉動的那一顆。 　　蘭道指出，對于恒星還存在另一可能的終態。其極限質量大約也為太陽質量的一倍或二倍，但是其體積甚至比白矮星還小得多。這些恒星是由中子和質子之間，而不是電子之間的不相容原理排斥力所支持。所以它們被叫做中子星。它們的半徑只有10英里左右，密度為每立方英寸幾億噸。在中子星被第一次預言時，并沒有任何方法去觀察它。實際上，很久以后它們才被觀察到。 　　另一方面，質量比錢德拉塞卡極限還大的恒星在耗盡其燃料時，會出現一個很大的問題：在某種情形下，它們會爆炸或拋出足夠的物質，使自己的質量減少到極限之下，以避免災難性的引力坍縮。但是很難令人相信，不管恒星有多大，這總會發生。愛丁頓為此感到震驚，他拒絕相信錢德拉塞卡的結果。愛丁頓認為，一顆恒星不可能坍縮成一點。這是大多數科學家的觀點：愛因斯坦自己寫了一篇論文，宣布恒星的體積不會收縮為零。其他科學家，尤其是他以前的老師、恒星結構的主要權威——愛丁頓的敵意使錢德拉塞卡拋棄了這方面的工作，轉去研究諸如恒星團運動等其他天文學問題。然而，他獲得1983年諾貝爾獎，至少部分原因在于他早年所做的關于冷恒星的質量極限的工作。 　　錢德拉塞卡指出，不相容原理不能夠阻止質量大于錢德拉塞卡極限的恒星發生坍縮。但是，根據廣義相對論，這樣的恒星會發生什么情況呢？這個問題被一位年輕的美國人羅伯特·奧本海默于1939年首次解決。然而，他所獲得的結果表明，用當時的望遠鏡去觀察不會再有任何結果。以后，因第二次世界大戰的干擾，奧本海默非常密切地卷入到原子彈計劃中去。戰后，由于大部分科學家被吸引到原子和原子核尺度的物理中去，因而引力坍縮的問題被大部分人忘記了。 　　1967年，劍橋的一位研究生約瑟琳·貝爾發現了天空發射出無線電波的規則脈沖 黑洞
的物體，這對黑洞的存在的預言帶來了進一步的鼓舞。起初貝爾和她的導師安東尼·赫維許以為，他們可能和我們星系中的外星文明進行了接觸！我的確記得在宣布他們發現的討論會上，他們將這四個最早發現的源稱為LGM1－4，LGM表示“小綠人”（“Little Green Man”）的意思。然而，最終他們和所有其他人都得到了不太浪漫的結論，這些被稱為脈沖星的物體，事實上是旋轉的中子星，這些中子星由于在黑洞這個概念剛被提出的時候，共有兩種光理論：一種是牛頓贊成的光的微粒說；另一種是光的波動說。我們現在知道，實際上這兩者都是正確的。由于量子力學的波粒二象性，光既可認為是波，也可認為是粒子。在光的波動說中，不清楚光對引力如何響應。但是如果光是由粒子組成的，人們可以預料，它們正如同炮彈、火箭和行星那樣受引力的影響。起先人們以為，光粒子無限快地運動，所以引力不可能使之慢下來，但是羅麥關于光速度有限的發現表明引力對之可有重要效應。 　　1783年，劍橋的學監約翰·米歇爾在這個假定的基礎上，在《倫敦皇家學會哲學學報》上發表了一篇文章。他指出，一個質量足夠大并足夠緊致的恒星會有如此強大的引力場，以致于連光線都不能逃逸——任何從恒星表面發出的光，還沒到達遠處即會被恒星的引力吸引回來。米歇爾暗示，可能存在大量這樣的恒星，雖然會由于從它們那里發出的光不會到達我們這兒而使我們不能看到它們，但我們仍然可以感到它們的引力的吸引作用。這正是我們現在稱為黑洞的物體。 　　事實上，因為光速是固定的，所以，在牛頓引力論中將光類似炮彈那樣處理實在很不協調。（從地面發射上天的炮彈由于引力而減速，最后停止上升并折回地面；然而，一個光子必須以不變的速度繼續向上，那么牛頓引力對于光如何發生影響呢？）直到1915年愛因斯坦提出廣義相對論之前，一直沒有關于引力如何影響光的協調的理論。甚至又過了很長時間，這個理論對大質量恒星的含意才被理解。 　　觀察一個恒星坍縮并形成黑洞時，因為在相對論中沒有絕對時間，所以每個觀測者都有自己的時間測量。由于恒星的引力場，在恒星上某人的時間將和在遠處某人的時間不同。假定在坍縮星表面有一無畏的航天員和恒星一起向內坍縮，按照他的表，每一秒鐘發一信號到一個繞著該恒星轉動的空間飛船上去。在他的表的某一時刻，譬如11點鐘，恒星剛好收縮到它的臨界半徑，此時引力場強到沒有任何東西可以逃逸出去，他的信號再也不能傳到空間飛船了。當11點到達時，他在空間飛船中的伙伴發現，航天員發來的一串信號的時間間隔越變越長。但是這個效應在10點59分59秒之前是非常微小的。在收到10點59分58秒和10點59分59秒發出的兩個信號之間，他們只需等待比一秒鐘稍長一點的時間，然而他們必須為11點發出的信號等待無限長的時間。按照航天員的手表，光波是在10點59分59秒和11點之間由恒星表面發出；從空間飛船上看，那光波被散開到無限長的時間間隔里。在空間飛船上收到這一串光波的時間間隔變得越來越長，所以恒星來的光顯得越來越紅、越來越淡，最后，該恒星變得如此之朦朧，以至于從空間飛船上再也看不見它，所余下的只是空間中的一個黑洞。然而，此恒星繼續以同樣的引力作用到空間飛船上，使飛船繼續繞著所形成的黑洞旋轉。

黑洞是由密度超大的星體（如中子星）不斷吸收周圍的一切，包括光和時空，能吞噬一切的超級體系。黑洞引力大到能吸收光，外面只能看到黑深深的一片，故將其稱為黑洞。只要質量大到光都無法逃離的星體可以稱為黑洞。

恒星塌陷內縮形成的

“黑洞”很容易讓人望文生義地想象成一個“大黑窟窿”，其實不然。所謂“黑洞”，就是這樣一種天體：它的引力場是如此之強，就連光也不能逃脫出來。

根據廣義相對論，引力場將使時空彎曲。當恒星的體積很大時，它的引力場對時空幾乎沒什么影響，從恒星表面上某一點發的光可以朝任何方向沿直線射出。而恒星的半徑越小，它對周圍的時空彎曲作用就越大，朝某些角度發出的光就將沿彎曲空間返回恒星表面。

等恒星的半徑小到一特定值（天文學上叫“史瓦西半徑”）時，就連垂直表面發射的光都被捕獲了。到這時，恒星就變成了黑洞。說它“黑”，是指它就像宇宙中的無底洞，任何物質一旦掉進去，“似乎”就再不能逃出。實際上黑洞真正是“隱形”的，等一會兒我們會講到。

那么，黑洞是怎樣形成的呢？其實，跟白矮星和中子星一樣，黑洞很可能也是由恒星演化而來的。

我們曾經比較詳細地介紹了白矮星和中子星形成的過程。當一顆恒星衰老時，它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料（氫），由中心產生的能量已經不多了。這樣，它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，直到最后形成體積小、密度大的星體，重新有能力與壓力平衡。

質量小一些的恒星主要演化成白矮星，質量比較大的恒星則有可能形成中子星。而根據科學家的計算，中子星的總質量不能大于三倍太陽的質量。如果超過了這個值，那么將再沒有什么力能與自身重力相抗衡了，從而引發另一次大坍縮。

這次，根據科學家的猜想，物質將不可阻擋地向著中心點進軍，直至成為一個體積趨于零、密度趨向無限大的“點”。而當它的半徑一旦收縮到一定程度(史瓦西半徑)，正象我們上面介紹的那樣，巨大的引力就使得即使光也無法向外射出，從而切斷了恒星與外界的一切聯系——“黑洞”誕生了。

與別的天體相比，黑洞是顯得太特殊了。例如，黑洞有“隱身術”，人們無法直接觀察到它，連科學家都只能對它內部結構提出各種猜想。那么，黑洞是怎么把自己隱藏起來的呢？答案就是——彎曲的空間。我們都知道，光是沿直線傳播的。這是一個最基本的常識。可是根據廣義相對論，空間會在引力場作用下彎曲。這時候，光雖然仍然沿任意兩點間的最短距離傳播，但走的已經不是直線，而是曲線。形象地講，好像光本來是要走直線的，只不過強大的引力把它拉得偏離了原來的方向。

在地球上，由于引力場作用很小，這種彎曲是微乎其微的。而在黑洞周圍，空間的這種變形非常大。這樣，即使是被黑洞擋著的恒星發出的光，雖然有一部分會落入黑洞中消失，可另一部分光線會通過彎曲的空間中繞過黑洞而到達地球。所以，我們可以毫不費力地觀察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一樣，這就是黑洞的隱身術。

更有趣的是，有些恒星不僅是朝著地球發出的光能直接到達地球，它朝其它方向發射的光也可能被附近的黑洞的強引力折射而能到達地球。這樣我們不僅能看見這顆恒星的“臉”，還同時看到它的側面、甚至后背！

“黑洞”無疑是本世紀最具有挑戰性、也最讓人激動的天文學說之一。許多科學家正在為揭開它的神秘面紗而辛勤工作著，新的理論也不斷地提出。不過，這些當代天體物理學的最新成果不是在這里三言兩語能說清楚的。有興趣的朋友可以去參考專門的論著。

黑洞

黑洞是引力極強的地方，沒有任何東西能從該處逃逸，甚至光線也不例外。黑洞可從大質量恒星的“死亡”中產生，當一顆大質量恒星耗盡其內部的核燃料而抵達其演化末態時，恒星就變成不穩定的并發生引力坍縮，死亡恒星的物質的重量會猛烈地沿四面八方向內擠壓，當引力大到無任何其他排斥力相對抗時，就把恒星壓成一個稱為“奇點”的孤立點。
有關黑洞結構的細節可用愛因斯坦解釋引力使空間彎曲和時鐘變慢的廣義相對論來計算，奇點是黑洞的中心，在它周圍引力極強，通常把黑洞的表面稱為視界，或叫事件地平，或者叫做“靜止球狀黑洞的史瓦西半徑”，它是那些能夠和遙遠事件相通的時空事件和那些因信號被強引力場捕獲而不能傳出去的時空事件之間的邊界。在事件地平之下，逃逸速度大于光速。這是人類尚未觀察證實的天體現象，但它被霍金等一些理論天文學家在數學模型方面研究的相當完善。

洞中隱匿著巨大的引力場，這種引力大到任何東西，甚至連光，都難逃黑洞的手掌心。黑洞不讓任何其邊界以內的任何事物被外界看見，這就是這種物體被稱為“黑洞”的緣故。我們無法通過光的反射來觀察它，只能通過受其影響的周圍物體來間接了解黑洞。據猜測，黑洞是死亡恒星或爆炸氣團的剩余物，是在特殊的大質量超巨星坍塌收縮時產生的。

因為黑洞是不可見的，所以有人一直置疑，黑洞是否真的存在。如果真的存在，它們到底在哪里？

黑洞的產生過程類似于中子星的產生過程；恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收縮，發生強力爆炸。當核心中所有的物質都變成中子時收縮過程立即停止，被壓縮成一個密實的星球。但在黑洞情況下，由于恒星核心的質量大到使收縮過程無休止地進行下去，中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末，剩下來的是一個密度高到難以想象的物質。任何靠近它的物體都會被它吸進去，黑洞就變得像真空吸塵器一樣

為了理解黑洞的動力學和理解它們是怎樣使內部的所有事物逃不出邊界，我們需要討論廣義相對論。廣義相對論是愛因斯坦創建的引力學說，適用于行星、恒星，也適用于黑洞。愛因斯坦在1916年提出來的這一學說，說明空間和時間是怎樣因大質量物體的存在而發生畸變。簡言之，廣義相對論說物質彎曲了空間，而空間的彎曲又反過來影響穿越空間的物體的運動。

讓我們看一看愛因斯坦的模型是怎樣工作的。首先，考慮時間（空間的三維是長、寬、高）是現實世界中的第四維（雖然難于在平常的三個方向之外再畫出一個方向，但我們可以盡力去想象）。其次，考慮時空是一張巨大的繃緊了的體操表演用的彈簧床的床面。

愛因斯坦的學說認為質量使時空彎曲。我們不妨在彈簧床的床面上放一塊大石頭來說明這一情景：石頭的重量使得繃緊了的床面稍微下沉了一些，雖然彈簧床面基本上仍舊是平整的，但其中央仍稍有下凹。如果在彈簧床中央放置更多的石塊，則將產生更大的效果，使床面下沉得更多。事實上，石頭越多，彈簧床面彎曲得越厲害。

同樣的道理，宇宙中的大質量物體會使宇宙結構發生畸變。正如10塊石頭比1塊石頭使彈簧床面彎曲得更厲害一樣，質量比太陽大得多的天體比等于或小于一個太陽質量的天體使空間彎曲得厲害得多。

如果一個網球在一張繃緊了的平坦的彈簧床上滾動，它將沿直線前進。反之，如果它經過一個下凹的地方 ，則它的路徑呈弧形。同理，天體穿行時空的平坦區域時繼續沿直線前進，而那些穿越彎曲區域的天體將沿彎曲的軌跡前進。

現在再來看看黑洞對于其周圍的時空區域的影響。設想在彈簧床面上放置一塊質量非常大的石頭代表密度極大的黑洞。自然，石頭將大大地影響床面，不僅會使其表面彎曲下陷，還可能使床面發生斷裂。類似的情形同樣可以宇宙出現，若宇宙中存在黑洞，則該處的宇宙結構將被撕裂。這種時空結構的破裂叫做時空的奇異性或奇點。

現在我們來看看為什么任何東西都不能從黑洞逃逸出去。正如一個滾過彈簧床面的網球，會掉進大石頭形成的深洞一樣，一個經過黑洞的物體也會被其引力陷阱所捕獲。而且，若要挽救運氣不佳的物體需要無窮大的能量。

我們已經說過，沒有任何能進入黑洞而再逃離它的東西。但科學家認為黑洞會緩慢地釋放其能量。著名的英國物理學家霍金在1974年證明黑洞有一個不為零的溫度，有一個比其周圍環境要高一些的溫度。依照物理學原理，一切比其周圍溫度高的物體都要釋放出熱量，同樣黑洞也不例外。一個黑洞會持續幾百萬萬億年散發能量，黑洞釋放能量稱為：霍金輻射。黑洞散盡所有能量就會消失。

處于時間與空間之間的黑洞，使時間放慢腳步，使空間變得有彈性，同時吞進所有經過它的一切。1969年，美國物理學家約翰 阿提 惠勒將這種貪得無厭的空間命名為“黑洞”。

我們都知道因為黑洞不能反射光，所以看不見。在我們的腦海中黑洞可能是遙遠而又漆黑的。但英國著名物理學家霍金認為黑洞并不如大多數人想象中那樣黑。通過科學家的觀測，黑洞周圍存在輻射，而且很可能來自于黑洞，也就是說，黑洞可能并沒有想象中那樣黑。
霍金指出黑洞的放射性物質來源是一種實粒子，這些粒子在太空中成對產生，不遵從通常的物理定律。而且這些粒子發生碰撞后，有的就會消失在茫茫太空中。一般說來，可能直到這些粒子消失時，我們都未曾有機會看到它們。

霍金還指出，黑洞產生的同時，實粒子就會相應成對出現。其中一個實粒子會被吸進黑洞中，另一個則會逃逸，一束逃逸的實粒子看起來就像光子一樣。對觀察者而言，看到逃逸的實粒子就感覺是看到來自黑洞中的射線一樣。

所以，引用霍金的話就是“黑洞并沒有想象中的那樣黑”，它實際上還發散出大量的光子。

根據愛因斯坦的能量與質量守恒定律。當物體失去能量時，同時也會失去質量。黑洞同樣遵從能量與質量守恒定律，當黑洞失去能量時，黑洞也就不存在了。霍金預言，黑洞消失的一瞬間會產生劇烈的爆炸，釋放出的能量相當于數百萬顆氫彈的能量。

但你不要滿懷期望地抬起頭，以為會看到一場煙花表演。事實上，黑洞爆炸后，釋放的能量非常大，很有可能對身體是有害的。而且，能量釋放的時間也非常長，有的會超過100億至200億年，比我們宇宙的歷史還長，而徹底散盡能量則需要數萬億年的時間.

近日國際天文學家通過美國宇航局斯皮策太空望遠鏡的一項最新觀測結果，在宇宙中某一狹窄區域范圍內，首次同時發現了多達21處卻一直深度隱藏著的宇宙“類星體”黑洞群。

這一重大發現第一次從正面證實了多年來天文學領域有關宇宙中有數目眾多的隱身黑洞廣泛存在的推測。充分的證據使人們相信，在浩瀚的宇宙中，的確充滿著各種各樣未被發

現的巨大引力源泉--"類星體"黑洞群體。有關該項最新發現的詳細內容，研究人員已撰文正式刊登在了2005年8月4日出版的《自然》雜志中。

“深藏不露”的類星體

我們知道在現實中的宇宙黑洞，由于其巨大的引力作用，連光線都被緊密吸引束縛，因而無法被人們直接觀測發現。為確定黑洞天體存在的證據，天文學家通過研究發現，在黑洞周圍的物質行為具有其特定行為：在黑洞周圍的宇宙空間中，氣體物質具有超高的溫度，并且在被黑洞強大引力場吸引劇烈加速后，這些物質在徹底消失之前均會被提升到接近光速。而當氣體物質被黑洞徹底吞噬后，整個過程都會釋放出大量的X-射線。通常正是這些逃逸出來的X-射線，顯示出此處有黑洞確實存在的跡象。這便是以往人們發現黑洞的最直接證據。

而另一方面，在一些格外活躍的超大型宇宙黑洞周圍，由于其對周邊物質劇烈的吸引和吞噬行為，還會在黑洞星體外圍產生一層厚重的宇宙氣體和塵埃云層，這便進一步增大了對黑洞體附近區域的觀測難度，阻礙了天文學家對這些超大黑洞存在的發現工作。天文學上將這些極度活躍的黑洞定義為"類星體"。普通情況下，一個類星體平均一年總共吞噬的物質質量，相當于1000個中等恒星質量的總和。一般情況下，這些類星體距離太陽系都非常遙遠，當我們觀測到他們時已經是億萬年以后的現在，這說明此類黑洞的活動出現在宇宙誕生初期。科學家推定，這種黑洞正是在成長壯大中的宇宙星系前身，所以將其命名為"類星體"。

到目前為止，只有為數不多的幾個"類星體"黑洞被發現，在浩瀚的宇宙深處，是否還有數量眾多的其它類星體存在，仍有待人們進一步去發現，而天文學家在該領域的研究工作則完全依靠對宇宙內部X-射線的全面觀測研究來予以證實。

“充滿”了黑洞的宇宙

近日，來自英國牛津大學的阿里耶-馬丁內茲-圣辛格教授在介紹其首次對宇宙間隱藏黑洞的發現時說，"從以往對宇宙X-射線的觀察研究中，本希望能找到宇宙中大量隱藏類星體存在的證據，但結果確都不盡如人意，令人失望。"而近日根據美國宇航局NASA的斯皮策太空望遠鏡(Spitzer Space Telescope)的最新觀察結果，天文學家則成功穿透了遮蔽類星體黑洞的外圍宇宙塵埃云層，捕捉到了其中一直暗藏不露的內部黑洞體。由于斯皮策太空望遠鏡能夠有效收集能穿透宇宙塵埃層的紅外光線，使得研究人員順利地在一個非常狹窄的宇宙空間區域內，同時發現了數量多達21個早已存在卻又"隱藏不露"的類星體黑洞群。

來自美國加州理工大學斯皮策科學中心的研究小組成員馬克-雷斯在接受媒體訪問時同時也表示，“如果我們拋開此次發現的21個宇宙類星體黑洞，放眼宇宙中的其它任何區域，我們完全可以大膽預測，必將有數量眾多隱藏著的黑洞將會被陸續發現。這意味著，一如我們原先推測的那樣，在不為人知的宇宙深處，一定有數量眾多、質量超大的黑洞巨無霸，正借助著星際塵埃的隱蔽，在暗地里不斷發展壯大著。”

黑洞”很容易讓人望文生義地想象成一個“大黑窟窿”，其實不然。所謂“黑洞”，就是這樣一種天體：它的引力場是如此之強，就連光也不能逃脫出來。

根據廣義相對論，引力場將使時空彎曲。當恒星的體積很大時，它的引力場對時空幾乎沒什么影響，從恒星表面上某一點發的光可以朝任何方向沿直線射出。而恒星的半徑越小，它對周圍的時空彎曲作用就越大，朝某些角度發出的光就將沿彎曲空間返回恒星表面。

等恒星的半徑小到一特定值（天文學上叫“史瓦西半徑”）時，就連垂直表面發射的光都被捕獲了。到這時，恒星就變成了黑洞。說它“黑”，是指它就像宇宙中的無底洞，任何物質一旦掉進去，“似乎”就再不能逃出。實際上黑洞真正是“隱形”的，等一會兒我們會講到。

那么，黑洞是怎樣形成的呢？其實，跟白矮星和中子星一樣，黑洞很可能也是由恒星演化而來的。

我們曾經比較詳細地介紹了白矮星和中子星形成的過程。當一顆恒星衰老時，它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料（氫），由中心產生的能量已經不多了。這樣，它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，直到最后形成體積小、密度大的星體，重新有能力與壓力平衡。

質量小一些的恒星主要演化成白矮星，質量比較大的恒星則有可能形成中子星。而根據科學家的計算，中子星的總質量不能大于三倍太陽的質量。如果超過了這個值，那么將再沒有什么力能與自身重力相抗衡了，從而引發另一次大坍縮。

這次，根據科學家的猜想，物質將不可阻擋地向著中心點進軍，直至成為一個體積趨于零、密度趨向無限大的“點”。而當它的半徑一旦收縮到一定程度(史瓦西半徑)，正象我們上面介紹的那樣，巨大的引力就使得即使光也無法向外射出，從而切斷了恒星與外界的一切聯系——“黑洞”誕生了。

與別的天體相比，黑洞是顯得太特殊了。例如，黑洞有“隱身術”，人們無法直接觀察到它，連科學家都只能對它內部結構提出各種猜想。那么，黑洞是怎么把自己隱藏起來的呢？答案就是——彎曲的空間。我們都知道，光是沿直線傳播的。這是一個最基本的常識。可是根據廣義相對論，空間會在引力場作用下彎曲。這時候，光雖然仍然沿任意兩點間的最短距離傳播，但走的已經不是直線，而是曲線。形象地講，好像光本來是要走直線的，只不過強大的引力把它拉得偏離了原來的方向。

在地球上，由于引力場作用很小，這種彎曲是微乎其微的。而在黑洞周圍，空間的這種變形非常大。這樣，即使是被黑洞擋著的恒星發出的光，雖然有一部分會落入黑洞中消失，可另一部分光線會通過彎曲的空間中繞過黑洞而到達地球。所以，我們可以毫不費力地觀察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一樣，這就是黑洞的隱身術。

更有趣的是，有些恒星不僅是朝著地球發出的光能直接到達地球，它朝其它方向發射的光也可能被附近的黑洞的強引力折射而能到達地球。這樣我們不僅能看見這顆恒星的“臉”，還同時看到它的側面、甚至后背！

“黑洞”無疑是本世紀最具有挑戰性、也最讓人激動的天文學說之一。許多科學家正在為揭開它的神秘面紗而辛勤工作著，新的理論也不斷地提出。不過，這些當代天體物理學的最新成果不是在這里三言兩語能說清楚的。有興趣的朋友可以去參考專門的論著。

“黑洞”很容易讓人望文生義地想象成一個“大黑窟窿”，其實不然。所謂“黑洞”，就是這樣一種天體：它的引力場是如此之強，就連光也不能逃脫出來。

根據廣義相對論，引力場將使時空彎曲。當恒星的體積很大時，它的引力場對時空幾乎沒什么影響，從恒星表面上某一點發的光可以朝任何方向沿直線射出。而恒星的半徑越小，它對周圍的時空彎曲作用就越大，朝某些角度發出的光就將沿彎曲空間返回恒星表面。

等恒星的半徑小到一特定值（天文學上叫“史瓦西半徑”）時，就連垂直表面發射的光都被捕獲了。到這時，恒星就變成了黑洞。說它“黑”，是指它就像宇宙中的無底洞，任何物質一旦掉進去，“似乎”就再不能逃出。實際上黑洞真正是“隱形”的，等一會兒我們會講到。

那么，黑洞是怎樣形成的呢？其實，跟白矮星和中子星一樣，黑洞很可能也是由恒星演化而來的。

我們曾經比較詳細地介紹了白矮星和中子星形成的過程。當一顆恒星衰老時，它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料（氫），由中心產生的能量已經不多了。這樣，它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，直到最后形成體積小、密度大的星體，重新有能力與壓力平衡。

質量小一些的恒星主要演化成白矮星，質量比較大的恒星則有可能形成中子星。而根據科學家的計算，中子星的總質量不能大于三倍太陽的質量。如果超過了這個值，那么將再沒有什么力能與自身重力相抗衡了，從而引發另一次大坍縮。

這次，根據科學家的猜想，物質將不可阻擋地向著中心點進軍，直至成為一個體積趨于零、密度趨向無限大的“點”。而當它的半徑一旦收縮到一定程度(史瓦西半徑)，正象我們上面介紹的那樣，巨大的引力就使得即使光也無法向外射出，從而切斷了恒星與外界的一切聯系——“黑洞”誕生了。

與別的天體相比，黑洞是顯得太特殊了。例如，黑洞有“隱身術”，人們無法直接觀察到它，連科學家都只能對它內部結構提出各種猜想。那么，黑洞是怎么把自己隱藏起來的呢？答案就是——彎曲的空間。我們都知道，光是沿直線傳播的。這是一個最基本的常識。可是根據廣義相對論，空間會在引力場作用下彎曲。這時候，光雖然仍然沿任意兩點間的最短距離傳播，但走的已經不是直線，而是曲線。形象地講，好像光本來是要走直線的，只不過強大的引力把它拉得偏離了原來的方向。

在地球上，由于引力場作用很小，這種彎曲是微乎其微的。而在黑洞周圍，空間的這種變形非常大。這樣，即使是被黑洞擋著的恒星發出的光，雖然有一部分會落入黑洞中消失，可另一部分光線會通過彎曲的空間中繞過黑洞而到達地球。所以，我們可以毫不費力地觀察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一樣，這就是黑洞的隱身術。

更有趣的是，有些恒星不僅是朝著地球發出的光能直接到達地球，它朝其它方向發射的光也可能被附近的黑洞的強引力折射而能到達地球。這樣我們不僅能看見這顆恒星的“臉”，還同時看到它的側面、甚至后背！

“黑洞”無疑是本世紀最具有挑戰性、也最讓人激動的天文學說之一。許多科學家正在為揭開它的神秘面紗而辛勤工作著，新的理論也不斷地提出。不過，這些當代天體物理學的最新成果不是在這里三言兩語能說清楚的。有興趣的朋友可以去參考專門的論著。

黑洞

黑洞是引力極強的地方，沒有任何東西能從該處逃逸，甚至光線也不例外。黑洞可從大質量恒星的“死亡”中產生，當一顆大質量恒星耗盡其內部的核燃料而抵達其演化末態時，恒星就變成不穩定的并發生引力坍縮，死亡恒星的物質的重量會猛烈地沿四面八方向內擠壓，當引力大到無任何其他排斥力相對抗時，就把恒星壓成一個稱為“奇點”的孤立點。
有關黑洞結構的細節可用愛因斯坦解釋引力使空間彎曲和時鐘變慢的廣義相對論來計算，奇點是黑洞的中心，在它周圍引力極強，通常把黑洞的表面稱為視界，或叫事件地平，或者叫做“靜止球狀黑洞的史瓦西半徑”，它是那些能夠和遙遠事件相通的時空事件和那些因信號被強引力場捕獲而不能傳出去的時空事件之間的邊界。在事件地平之下，逃逸速度大于光速。這是人類尚未觀察證實的天體現象，但它被霍金等一些理論天文學家在數學模型方面研究的相當完善。

洞中隱匿著巨大的引力場，這種引力大到任何東西，甚至連光，都難逃黑洞的手掌心。黑洞不讓任何其邊界以內的任何事物被外界看見，這就是這種物體被稱為“黑洞”的緣故。我們無法通過光的反射來觀察它，只能通過受其影響的周圍物體來間接了解黑洞。據猜測，黑洞是死亡恒星或爆炸氣團的剩余物，是在特殊的大質量超巨星坍塌收縮時產生的。

因為黑洞是不可見的，所以有人一直置疑，黑洞是否真的存在。如果真的存在，它們到底在哪里？

黑洞的產生過程類似于中子星的產生過程；恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收縮，發生強力爆炸。當核心中所有的物質都變成中子時收縮過程立即停止，被壓縮成一個密實的星球。但在黑洞情況下，由于恒星核心的質量大到使收縮過程無休止地進行下去，中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末，剩下來的是一個密度高到難以想象的物質。任何靠近它的物體都會被它吸進去，黑洞就變得像真空吸塵器一樣

為了理解黑洞的動力學和理解它們是怎樣使內部的所有事物逃不出邊界，我們需要討論廣義相對論。廣義相對論是愛因斯坦創建的引力學說，適用于行星、恒星，也適用于黑洞。愛因斯坦在1916年提出來的這一學說，說明空間和時間是怎樣因大質量物體的存在而發生畸變。簡言之，廣義相對論說物質彎曲了空間，而空間的彎曲又反過來影響穿越空間的物體的運動。

讓我們看一看愛因斯坦的模型是怎樣工作的。首先，考慮時間（空間的三維是長、寬、高）是現實世界中的第四維（雖然難于在平常的三個方向之外再畫出一個方向，但我們可以盡力去想象）。其次，考慮時空是一張巨大的繃緊了的體操表演用的彈簧床的床面。

愛因斯坦的學說認為質量使時空彎曲。我們不妨在彈簧床的床面上放一塊大石頭來說明這一情景：石頭的重量使得繃緊了的床面稍微下沉了一些，雖然彈簧床面基本上仍舊是平整的，但其中央仍稍有下凹。如果在彈簧床中央放置更多的石塊，則將產生更大的效果，使床面下沉得更多。事實上，石頭越多，彈簧床面彎曲得越厲害。

同樣的道理，宇宙中的大質量物體會使宇宙結構發生畸變。正如10塊石頭比1塊石頭使彈簧床面彎曲得更厲害一樣，質量比太陽大得多的天體比等于或小于一個太陽質量的天體使空間彎曲得厲害得多。

如果一個網球在一張繃緊了的平坦的彈簧床上滾動，它將沿直線前進。反之，如果它經過一個下凹的地方 ，則它的路徑呈弧形。同理，天體穿行時空的平坦區域時繼續沿直線前進，而那些穿越彎曲區域的天體將沿彎曲的軌跡前進。

現在再來看看黑洞對于其周圍的時空區域的影響。設想在彈簧床面上放置一塊質量非常大的石頭代表密度極大的黑洞。自然，石頭將大大地影響床面，不僅會使其表面彎曲下陷，還可能使床面發生斷裂。類似的情形同樣可以宇宙出現，若宇宙中存在黑洞，則該處的宇宙結構將被撕裂。這種時空結構的破裂叫做時空的奇異性或奇點。

現在我們來看看為什么任何東西都不能從黑洞逃逸出去。正如一個滾過彈簧床面的網球，會掉進大石頭形成的深洞一樣，一個經過黑洞的物體也會被其引力陷阱所捕獲。而且，若要挽救運氣不佳的物體需要無窮大的能量。

我們已經說過，沒有任何能進入黑洞而再逃離它的東西。但科學家認為黑洞會緩慢地釋放其能量。著名的英國物理學家霍金在1974年證明黑洞有一個不為零的溫度，有一個比其周圍環境要高一些的溫度。依照物理學原理，一切比其周圍溫度高的物體都要釋放出熱量，同樣黑洞也不例外。一個黑洞會持續幾百萬萬億年散發能量，黑洞釋放能量稱為：霍金輻射。黑洞散盡所有能量就會消失。

處于時間與空間之間的黑洞，使時間放慢腳步，使空間變得有彈性，同時吞進所有經過它的一切。1969年，美國物理學家約翰 阿提 惠勒將這種貪得無厭的空間命名為“黑洞”。

我們都知道因為黑洞不能反射光，所以看不見。在我們的腦海中黑洞可能是遙遠而又漆黑的。但英國著名物理學家霍金認為黑洞并不如大多數人想象中那樣黑。通過科學家的觀測，黑洞周圍存在輻射，而且很可能來自于黑洞，也就是說，黑洞可能并沒有想象中那樣黑。
霍金指出黑洞的放射性物質來源是一種實粒子，這些粒子在太空中成對產生，不遵從通常的物理定律。而且這些粒子發生碰撞后，有的就會消失在茫茫太空中。一般說來，可能直到這些粒子消失時，我們都未曾有機會看到它們。

霍金還指出，黑洞產生的同時，實粒子就會相應成對出現。其中一個實粒子會被吸進黑洞中，另一個則會逃逸，一束逃逸的實粒子看起來就像光子一樣。對觀察者而言，看到逃逸的實粒子就感覺是看到來自黑洞中的射線一樣。

所以，引用霍金的話就是“黑洞并沒有想象中的那樣黑”，它實際上還發散出大量的光子。

根據愛因斯坦的能量與質量守恒定律。當物體失去能量時，同時也會失去質量。黑洞同樣遵從能量與質量守恒定律，當黑洞失去能量時，黑洞也就不存在了。霍金預言，黑洞消失的一瞬間會產生劇烈的爆炸，釋放出的能量相當于數百萬顆氫彈的能量。

但你不要滿懷期望地抬起頭，以為會看到一場煙花表演。事實上，黑洞爆炸后，釋放的能量非常大，很有可能對身體是有害的。而且，能量釋放的時間也非常長，有的會超過100億至200億年，比我們宇宙的歷史還長，而徹底散盡能量則需要數萬億年的時間.

近日國際天文學家通過美國宇航局斯皮策太空望遠鏡的一項最新觀測結果，在宇宙中某一狹窄區域范圍內，首次同時發現了多達21處卻一直深度隱藏著的宇宙“類星體”黑洞群。

這一重大發現第一次從正面證實了多年來天文學領域有關宇宙中有數目眾多的隱身黑洞廣泛存在的推測。充分的證據使人們相信，在浩瀚的宇宙中，的確充滿著各種各樣未被發

現的巨大引力源泉--"類星體"黑洞群體。有關該項最新發現的詳細內容，研究人員已撰文正式刊登在了2005年8月4日出版的《自然》雜志中。

“深藏不露”的類星體

我們知道在現實中的宇宙黑洞，由于其巨大的引力作用，連光線都被緊密吸引束縛，因而無法被人們直接觀測發現。為確定黑洞天體存在的證據，天文學家通過研究發現，在黑洞周圍的物質行為具有其特定行為：在黑洞周圍的宇宙空間中，氣體物質具有超高的溫度，并且在被黑洞強大引力場吸引劇烈加速后，這些物質在徹底消失之前均會被提升到接近光速。而當氣體物質被黑洞徹底吞噬后，整個過程都會釋放出大量的X-射線。通常正是這些逃逸出來的X-射線，顯示出此處有黑洞確實存在的跡象。這便是以往人們發現黑洞的最直接證據。

而另一方面，在一些格外活躍的超大型宇宙黑洞周圍，由于其對周邊物質劇烈的吸引和吞噬行為，還會在黑洞星體外圍產生一層厚重的宇宙氣體和塵埃云層，這便進一步增大了對黑洞體附近區域的觀測難度，阻礙了天文學家對這些超大黑洞存在的發現工作。天文學上將這些極度活躍的黑洞定義為"類星體"。普通情況下，一個類星體平均一年總共吞噬的物質質量，相當于1000個中等恒星質量的總和。一般情況下，這些類星體距離太陽系都非常遙遠，當我們觀測到他們時已經是億萬年以后的現在，這說明此類黑洞的活動出現在宇宙誕生初期。科學家推定，這種黑洞正是在成長壯大中的宇宙星系前身，所以將其命名為"類星體"。

到目前為止，只有為數不多的幾個"類星體"黑洞被發現，在浩瀚的宇宙深處，是否還有數量眾多的其它類星體存在，仍有待人們進一步去發現，而天文學家在該領域的研究工作則完全依靠對宇宙內部X-射線的全面觀測研究來予以證實。

“充滿”了黑洞的宇宙

近日，來自英國牛津大學的阿里耶-馬丁內茲-圣辛格教授在介紹其首次對宇宙間隱藏黑洞的發現時說，"從以往對宇宙X-射線的觀察研究中，本希望能找到宇宙中大量隱藏類星體存在的證據，但結果確都不盡如人意，令人失望。"而近日根據美國宇航局NASA的斯皮策太空望遠鏡(Spitzer Space Telescope)的最新觀察結果，天文學家則成功穿透了遮蔽類星體黑洞的外圍宇宙塵埃云層，捕捉到了其中一直暗藏不露的內部黑洞體。由于斯皮策太空望遠鏡能夠有效收集能穿透宇宙塵埃層的紅外光線，使得研究人員順利地在一個非常狹窄的宇宙空間區域內，同時發現了數量多達21個早已存在卻又"隱藏不露"的類星體黑洞群。

來自美國加州理工大學斯皮策科學中心的研究小組成員馬克-雷斯在接受媒體訪問時同時也表示，“如果我們拋開此次發現的21個宇宙類星體黑洞，放眼宇宙中的其它任何區域，我們完全可以大膽預測，必將有數量眾多隱藏著的黑洞將會被陸續發現。這意味著，一如我們原先推測的那樣，在不為人知的宇宙深處，一定有數量眾多、質量超大的黑洞巨無霸，正借助著星際塵埃的隱蔽，在暗地里不斷發展壯大著。”

黑洞 black hole

一團物質,如果其引力場強大到足以使時空完全彎曲而圍繞它自身,因而任何東西,甚至連光都無法逃逸,就叫做黑洞.不太多的物質被壓縮到極高密度(例如將地球壓縮到一粒豌豆大小),或者,極大的一團較低密度物質(例如幾百萬倍于太陽的質量分布在直徑與太陽系一樣的球中,大致具有水的密度),都能出現這種情形.
第一位提出可能存在引力強大到光線不能逃離的'黑洞'的人是皇家學會特別會員約翰·米切爾,他于1783年向皇家學會陳述了這一見解.米切爾的計算依據是牛頓引力理論和光的微粒理論.前者是當時最好的引力理論.后者則把光設想為有如小型炮彈的微小粒子(現在叫做光子)流.米切爾假定,這些光粒子應該像任何其他物體一樣受到引力的影響.由于奧利·羅默(Ole Romer)早在100多年前就精確測定了光速.所以米切爾得以計算一個具有太陽密度的天體必須多大,才能使逃逸速度大于光速.
如果這樣的天體存在,光就不能逃離它們,所以它們應該是黑的.太陽表面的逃逸速度只有光速的0.2%,但如果設想一系列越來越大但密度與太陽相同的天體,則逃逸速度迅速增高.米切爾指出,直徑為太陽直徑500倍的這樣一個天體(與太陽系的大小相似),其逃逸速度應該超過光速.
皮埃爾·拉普拉斯(Pierre Laplace)獨立得出并于1796年發表了同樣的結論.米切爾在一次特具先見之明的評論中指出,雖然這樣的天體是看不見的,但'如果碰巧任何其他發光天體圍繞它們運行,我們也許仍有可能根據這些繞行天體的運動情況推斷中央天體的存在.換言之,米切爾認為,如果黑洞存在于雙星中,那將最容易被發同.但這一有在黑星的見解在19世紀被遺忘了,直到天文學家認識到黑洞可經由另一途徑產生,在研討阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論時才重新提起.
第一次世界大戰時在東部戰線服役的天文學家卡爾·史瓦西(Karl Schwarzschild)是最先對愛因斯坦理論結論進行分析的人之一.廣義相對論將引力解釋為時空在物質近旁彎曲的結果.史瓦西計算了球形物體周圍時空幾何特性的嚴格數學模型,將它的計算寄給愛因斯坦,后者于1916年初把它們提交給普魯士科學院.這些計算表明,對'任何'質量者存在一個臨界半徑,現在稱為史瓦西半徑,它對應時空一種極端的變形,使得如果質量被擠壓到臨界半徑以內,空間將彎曲到圍繞該物體并將它與宇宙其余部分隔斷開來.它實際上成為了一個自行其是的獨立的宇宙,任何東西(光也在內)都無法逃離它.
對于太陽史瓦西半徑是公里對于地球,它等于0.88厘米.這并不意味太陽或地球中心有一個大小合適現在稱為黑洞(這個名詞是1967年才首次由約翰·惠勒用于這一含義的東西存在.在離天體中心的這一距離上,時空沒有任何反常.史瓦西計算表明的是,如果太陽被擠壓進半徑2.9公里的球內,或者,如果地球被擠壓進半徑僅0.88厘米的球內,它們就將永遠在一個黑洞內而與外部宇宙隔離.物質仍然可以掉進這樣一個黑洞但沒東西能夠逃出來.
這些結論被看成純粹數學珍藏品達數十年之久，因為沒有人認為真正的、實在的物體能夠坍縮到形成黑洞所要求的極端密度。1920年代開始了解了白矮星，但即使白矮星也擁有與太陽大致相同的質量而大小卻與地球差不多，其半徑遠遠大于3公里。人們也未能及時領悟到，如果有大量的一般密度物質，也可以造出一個本質上與米切爾和拉普拉斯所想像的相同的黑洞。與任意質量M對應的史瓦西半徑由公式2GM/c2給出，其中G是引力常數。c是光速。
1930年代，薩布拉曼揚·昌德拉塞卡（Subrahmanyan Chandrasekhar）證明，即使一顆白矮星，也僅當其質量小于1.4倍太陽質量時才是穩定的，任何死亡的星如果比這更重，必將進一步坍縮。有些研究家想到了這也許會導致形成中子星的可能性，中子星的典型半徑僅約白矮星的1/700，也就是幾公里大小。但這個思想一直要等到1960年代中期發現脈沖星，證明中子星確實存在之后，才被廣泛接受。
這重新燃起了對黑洞理論的興趣，因為中子星差不多就要變成黑洞了。雖然很難想像將太陽壓縮到半徑2.9公里以內，但現在已經知道存在質量與太陽相當、半徑小于10公里的中子星，從中子星到黑洞也就一步之遙了。
理論研究表明，一個黑洞的行為僅由其三個特性所規定——它的質量、它的電荷和它的自轉（角動量）。無電荷、無自轉的黑洞用愛因斯坦方程式的史瓦西解描述；有電荷、無自轉的黑洞用賴斯納—諾德斯特羅姆解描述；無電荷、有自轉的黑洞用克爾解描述；有電荷、有自轉的黑洞用克爾—紐曼解描述。黑洞沒有其他特性，這已由‘黑洞沒有毛發’這句名言所概括。現實的黑洞大概應該是自轉而無電荷，所以克爾解最令人感興趣。
現在都認為，黑洞和中子星都是在磊質量恒星發生超新星爆發時的臨死掙扎中產生的。計算表明，任何質量大致小于3倍太陽質量（奧本海默—弗爾科夫極限）的至密超新星遺跡可以形成穩定的中子星，但任何質量大于這一極限的致密進退新星遺跡將坍縮為黑洞，其內容物將被壓進黑洞中心的奇點，這正好是宇宙由之誕生的大爆炸奇點的鏡像反轉。如果這樣一個天體碰巧在繞一顆普通恒星的軌道上，它將剝奪伴星的物質，形成一個由向黑洞匯集的熱物質構成的吸積盤。吸積盤中的溫度可以升至極高，以致它能輻射X射線，而使黑洞可被探測到。
1970年代初，米切爾的預言有了反響：在一個雙星系統中發現了這樣一種天體。一個叫做天鵝座X—1的X射線源被證認為恒星HDE226868。這個系統的軌道動力學特性表明，該源的X射線來自圍繞可見星軌道上一個比地球小的天體，但源的質量卻大于奧本海默—弗爾科夫極限。這只可能是一個黑洞。此后，用同一方法又證認了其他少數幾個黑洞。而1994年天鵝座V404這個系統成為迄今最佳黑洞‘候選體’，這是一個質量為太陽質量70%的恒星圍繞大約12倍太陽質量的X射線源運動的系統。但是，這些已被認可的黑洞證認大概不過是冰山之尖而已。
這種‘恒星質量’黑洞，正如米切爾領悟的，只有當它們在雙星系統中時才能探測到。一個孤立的黑洞無愧于它的名稱——它是黑暗的、不可探測的。然而，根據天體物理學理論，很多恒星應該以中子星或黑洞作為其生命的結束。觀測者在雙星系統中實際上探測到的合適黑洞候選者差不多與他們發現的脈沖雙星一樣多，這表示孤立的恒星質量黑洞數目應該與孤立的脈沖星數目相同，這一推測得到了理論計算的支持。 我們銀河系中現在已知大約500個活動的脈沖星。但理論表明，一個脈沖星作為射電源的活動期是很短的，它很快衰竭成無法探測的寧靜狀態。所以，相應地我們周圍應該存在更多的‘死’脈沖星（寧靜中子星）。我們的銀河指法含有1000億顆明亮的恒星，而且已經存在了數十億年之久。最佳的估計是，我們銀河指法今天含有4億個死脈沖星，而恒星質量黑洞數量的甚至保守估計也達到這一數字的¼——1億個。如果真有這么多黑洞，而黑洞又無規則地散布在銀河系中的話，則最近的一個黑洞也離我們僅僅15光年。既然我們銀河系沒有什么獨特之處，那么宇宙中每個其他的星系也應該含有同樣多的黑洞。Ic
星系也可能含有某種很像米切爾的拉普拉斯最初設想的‘黑星’的天體。這樣的天體現在稱為‘特大質量黑洞’，被認為存在于活動星系和類星體的中心，它們提供的引力能可能解釋這些天體的巨大能量來源。一個大小如太陽系、質量數百萬倍于太陽質量的黑洞，可以從周圍每年食掉一到兩顆恒星的物質。在這個過程中，很大一部分恒星質量將遵照愛因斯坦分工E=mc2轉變成能量。寧靜的超大質量黑洞可能存在于包括我們銀河系在內的所有星系星系的中心。
1994年，利用哈勃空間望遠鏡，在離我們銀河系1500萬秒差距的星系M87中，發現了一個大小約15萬秒差距的熱物質盤，在繞該星系中心區運動，速率達到約2百萬公里每小時（約5*10-7 5乘于10的7次方，厘米/秒，幾乎是光速的0.2%）。從M87的中心‘引擎’射出一條長度超過1千秒差距的氣體噴流。M87中心吸積盤中的軌道速率決定性地證明，它是一個擁有30億倍太陽質量的超大質量黑洞引力控制之下，噴流則可解釋為從吸積系統的一個極區涌出來的能量。
也是在1994年，牛津大學和基爾大學的天文學家，在稱為天鵝座V404的雙星系統中證認了一個恒星質量黑洞。我們已經指出，該系統的軌道參數使他們得以給黑洞準確‘量體重’，得出黑洞質量約為太陽的12倍，而圍繞它運動的普通恒星僅有太陽質量的70%左右。這是迄今對‘黑星’質量有最精確測量，因而它也是關于黑洞存在的最佳的、獨特的證明.
有人推測，大爆炸中可能已經產生了大量的微黑洞或原始黑洞，它們提供了宇宙質量的相當大部分。這種微黑洞典型大小同一個原子相當，質量大概是1億噸（10-11， 10的11次方千克）。沒有證據表示這種天體確實存在，但也很難證明它們不存在。

黑洞不再是個單純的理論上的推斷, 作為一種真實存在的可信度越來越高．科學家們在著手于星空中尋找黑洞的同時, 開始了對黑洞的形成機理的研究．

　　自古以來, 天文學家們就致力于星體的一生的研究．恒星最初是由作為星際物質浮游于宇宙中的塵埃聚集而成的．太陽就是一個典型, 它的內部發生著由氫原子核結合成氦原子核的聚變, 那里的溫度高達數千萬度, 但是太陽的表面溫度卻只有六千度左右, 這樣的狀態最穩定, 恒星在該狀態下能夠維持數十億年．

　　最終核聚變將從中心部向外擴展, 恒星開始膨脹, 成為很明亮但溫度卻不那么高的狀態, 這就是紅巨星．

　　在這個變化過程中, 巨星內部的氦開始凝縮, 凝縮產生的能量又使溫度再次升高, 當蓄積的能量超過極限時, 就會發生大的爆炸, 在發出光的同時恒星縮小, 這就是新星．從字義上看新星似乎是新的星, 其實不然, 它來自略帶陳舊感的紅巨星, 是老齡之星．最終, 星體中心部的氦原子核進一步凝縮成鐵原子之類的低能量物質．

　　新星在引力作用下進一步塌縮, 成為中心處具有相當高溫度的白矮星．在經典理論中, 白矮星就是恒星一生的終結, 隨著核物理學的發展, 科學家們發現還能進一步形成中子星．

　　具有一定質量的恒星將成為密度很高的白矮星, 之后星體由于自重進一步塌縮, 使得原子全部被壓碎, 核外電子與原子核里的質子相結合變成了中子, 整個星體成為只有中子的原子核的集合……可以說此時星體本身就是一個巨大的原子核．

　　中子星的密度大約是每立方厘米1012 克．一塊方糖大小的物質重達一百萬噸, 相當于好幾艘當今世界上超級油輪的運力．如果中子星再進一步塌縮, 其密度再增大一千倍、一萬倍……時, 就將成為黑洞．

　　但是, 最近的研究成果表明, 恒星的一生并不一定都按照上述的過程進行．質量小于太陽的8 倍的恒星, 其能量在宇宙中散失后, 成為白矮星然后冷卻下去．質量在太陽的8 倍以上、20 (或30) 倍以下的恒星, 即使是在新星爆發后, 仍然具有很大的能量, 它將經過長期的演化最終成為中子星, 但是還不具備更強的塌縮能力．

　　研究表明, 中子星的半徑多在10 公里左右．大于該范圍的星最后將變成黑洞, 成為吸收一切物質的宇宙之洞．但是, 對于上述根據天體初期的質量去預測它的晚期的方法, 存在著不同的觀點 (很多人認為初始質量為太陽的2—3 倍的恒星也有可能變成黑洞) , 因此我們還不能斷言哪一種方法是絕對可以信賴的．宇宙學的研究之難, 由此可以略見一斑．

黑洞不再是個單純的理論上的推斷, 作為一種真實存在的可信度越來越高．科學家們在著手于星空中尋找黑洞的同時, 開始了對黑洞的形成機理的研究．

　　自古以來, 天文學家們就致力于星體的一生的研究．恒星最初是由作為星際物質浮游于宇宙中的塵埃聚集而成的．太陽就是一個典型, 它的內部發生著由氫原子核結合成氦原子核的聚變, 那里的溫度高達數千萬度, 但是太陽的表面溫度卻只有六千度左右, 這樣的狀態最穩定, 恒星在該狀態下能夠維持數十億年．

　　最終核聚變將從中心部向外擴展, 恒星開始膨脹, 成為很明亮但溫度卻不那么高的狀態, 這就是紅巨星．

　　在這個變化過程中, 巨星內部的氦開始凝縮, 凝縮產生的能量又使溫度再次升高, 當蓄積的能量超過極限時, 就會發生大的爆炸, 在發出光的同時恒星縮小, 這就是新星．從字義上看新星似乎是新的星, 其實不然, 它來自略帶陳舊感的紅巨星, 是老齡之星．最終, 星體中心部的氦原子核進一步凝縮成鐵原子之類的低能量物質．

　　新星在引力作用下進一步塌縮, 成為中心處具有相當高溫度的白矮星．在經典理論中, 白矮星就是恒星一生的終結, 隨著核物理學的發展, 科學家們發現還能進一步形成中子星．

　　具有一定質量的恒星將成為密度很高的白矮星, 之后星體由于自重進一步塌縮, 使得原子全部被壓碎, 核外電子與原子核里的質子相結合變成了中子, 整個星體成為只有中子的原子核的集合……可以說此時星體本身就是一個巨大的原子核．

　　中子星的密度大約是每立方厘米1012 克．一塊方糖大小的物質重達一百萬噸, 相當于好幾艘當今世界上超級油輪的運力．如果中子星再進一步塌縮, 其密度再增大一千倍、一萬倍……時, 就將成為黑洞．

　　但是, 最近的研究成果表明, 恒星的一生并不一定都按照上述的過程進行．質量小于太陽的8 倍的恒星, 其能量在宇宙中散失后, 成為白矮星然后冷卻下去．質量在太陽的8 倍以上、20 (或30) 倍以下的恒星, 即使是在新星爆發后, 仍然具有很大的能量, 它將經過長期的演化最終成為中子星, 但是還不具備更強的塌縮能力．

18、能量轉化物質和星系的演化
一、光和磁生成自旋光子
太陽光在遇到地球磁場時，會生成物質和反物質。物質和反物質都是自旋光子，自旋方向不同。一個逆時針自旋光子就是一個電子。兩個相同取向的電子形成一個自旋中子，自旋中子離心生成一個電子和一個質子，所以質子和電子一樣。自旋中子以相反取向形成中子對。中子個數的不同就組成了不同原子。
實驗室中，在真空下，利用激光脈沖，從球面對射于球心。不同條件下將生成不同原子。利用半球形激光脈沖，還可以在特定坐標生成原子，直接制造任意形狀的金屬板。
二、黑洞為什么不發光
1、熱的物體會發光
原子內中子的偏振就是熱，也可以說熱是自旋光子的偏振。如果用溫度來度量熱的話，那么溫度越高，中子的偏振程度越高。中子由自旋光子組成。所以熱是自旋光子的偏振，和光子的偏振一樣，光子的偏振傳遞就是光。光和熱的轉化是光子和自旋光子的偏振傳遞，偏振是通過光子的磁性以光速來傳遞的。
2、黑洞的溫度接近絕對零度
黑洞之所以不發光，是由于其溫度接近絕對零度，在這一溫度下，組成黑洞的自旋光子不發生偏振，也就不會引發光子偏振。
三、在絕對零度下，光子生成自旋光子，自旋光子生成黑洞
在沒有光子偏振的空間中，光子會以相反取向配對，形成光子對，以抵消光子的磁性。光子對是一個動態過程，總有光子對中的光子會被其他光子替換，這一過程會生成自旋光子。
1、非絕對零度下的自旋光子會形成原子
在非絕對零度下，當光與光相遇后，會生成單極球形磁泡。單極球形磁泡即球心為一極，球面為另一極的磁場。光與磁可以生成自旋光子。兩個自旋光子會以相同取向，以其自旋軸形成的環形磁場而互相吸引。這樣的結構在非絕對零度下（即有溫度），就是一個自旋中子，自旋中子會組成原子。
2、絕對零度下的自旋光子會形成黑洞
但是，在絕對零度下，兩個自旋光子以相同取向，以其自旋軸形成的環形磁場吸引而結合后，會繼續與其他自旋光子以相同方式結合。這就開始了黑洞的形成。
黑洞從形成開始，就具有幾乎和自旋中子一樣高的自旋速度。剛形成的黑洞的磁場強度相當于一個中子的磁場強度。但是，隨著越來越多的自旋光子以相同磁場取向與黑洞結合，黑洞磁場會越來越強。
四、黑洞質量是逐漸增加的
1、旋轉的黑洞磁場加速自旋光子的生成
自旋光子是在光子對中的光子，被其他光子替換的過程中生成的。由于黑洞具有旋轉的磁場，會磁化周圍空間，這同樣會加速光子對中的光子被替換的速率，即提高了自旋光子的生成速率。新生成的自旋光子，會向高磁場方向運動，離黑洞越近，磁場強度越高。即新生成的自旋光子被黑洞吸引，增加了黑洞質量。
2、光和黑洞磁場會生成自旋光子
黑洞會吸收光，但光不會到達黑洞表面。由于黑洞具有超強的高速旋轉的磁場，進入黑洞磁場的光會生成自旋光子。新生成的自旋光子被黑洞吸引，增加了黑洞質量。
當光進入具有溫度的天體的磁場時，同樣會生成自旋光子，比如地球和彗星。但是，這些自旋光子在非絕對零度下，會形成電子，中子，原子。當然，也可以生成反物質。
3、原子或天體被黑洞吸引
在高磁場下，原子之間的磁性會增加。所以，天體靠近黑洞磁場時，首先會因為原子間增加的磁性而縮小，看上去就好像被壓縮了。天體在壓縮的過程同時被磁化，使所有自旋光子取向與磁場相同。當天體落入黑洞時，天體已經被壓縮成和黑洞密度一樣大的，完全由自旋光子組成的非原子結構，其磁場取向與黑洞磁場取向相同。
五、黑洞結構
黑洞直接由自旋光子以相同取向組成，黑洞不具有原子和中子結構。由于磁力線是光子（不是自旋光子）的定向排列，所以，黑洞也可看作，直接由自旋的磁力線組成。但自旋的磁力線是不存在的。
六、高速旋轉的黑洞磁場與扭曲的磁力線
黑洞從生成開始，就以與自旋中子一樣快的角速度旋轉。隨著黑洞質量增加，其磁場范圍擴大，黑洞磁場與黑洞同步旋轉。黑洞磁場的旋轉，會帶動被磁化的空間一同旋轉，這就會增加黑洞旋轉的阻力。隨著黑洞磁場越來越大，這種阻力也越來越大，使得磁力線在黑洞赤道面，被拉伸成幾乎與赤道平行。
觀測到的黑洞向兩極輻射的電磁波，實際是黑洞的磁極，磁極就是光子的定向排列。由于磁極的磁場強度非常大，形成磁極的光子之間排斥力較強，在磁極高速轉動的同時，形成磁極的光子會發生光子偏振傳遞。這種偏振傳遞即是光，它只能在磁極的側面觀察到。
銀河系由一個黑洞爆炸形成，爆炸后的黑洞仍在銀河系的中心旋轉。銀河系磁場就是銀河系中心的黑洞的磁場。可見這個磁場的規模，一個小小的黑洞擁有一個規模巨大的，高速旋轉的磁場。正是這個銀河系中心的黑洞磁場的旋轉，帶動了整個銀河系的旋轉。
由于銀河系外圍的旋轉速度遠不及銀河系中心磁場的旋轉速度，所以磁力線從銀河系中心到銀河系邊緣，由垂直被拉伸成水平。太陽系繞銀河系中心的旋轉，正是被銀河系的磁場所拖拽，銀河系磁場通過磁力作用于太陽形成的太陽系磁場。由于位于太陽系空間的銀河系磁力線近乎水平（與銀河系平面平行），使得太陽系磁場方向近乎水平，即太陽系的行星公轉平面與銀河系平面近乎垂直。
七、黑洞爆炸條件
隨著黑洞質量增加，其磁場強度和磁化空間范圍增大，磁場隨黑洞轉動阻力增大。詳細地說是，黑洞的每一根磁感線的轉動阻力都不同，這種差異會傳遞到黑洞內部，會造成黑洞不同部位應力不同，使黑洞內部生熱。當達到臨界值時，黑洞就會爆炸。
八、黑洞的核心不會爆炸
黑洞爆炸是由于內部應力增加超過臨界值，而黑洞磁場旋轉的空間阻力是內部應力的直接原因。黑洞磁場中心的旋轉速度遠遠高于外部，這種磁場的空間阻力通過磁力傳遞到黑洞內部的效果就是，黑洞的內部和表面產生扭力，一旦黑洞因扭力爆炸，使黑洞的內部和表面分離，這種扭力也就消失了。所以黑洞內部，即內核，被保留下來，內核仍然是一個黑洞，它形成的磁場就是這個超新星和未來星系的磁場。
九、黑洞爆炸后生成的一切原子，都繞黑洞中心旋轉
準確地說，是黑洞爆炸后，處于黑洞赤道面的磁場內的一切原子，都繞黑洞中心旋轉。由于黑洞爆炸是一個球形爆炸，不再黑洞赤道面上的爆炸生成物將被拋離黑洞。
生成物繞黑洞旋轉，是通過旋轉的黑洞磁場的磁力牽引。這些物質在爆炸后，會向指向黑洞外方向高速運動，同時受到黑洞旋轉磁場的牽引，方向逐漸變為圓周運動。
等變為圓周運動時，在黑洞赤道面上，由于靠近黑洞一側的磁場強度大，這些物質又會向磁場強度大的一側偏移。即傾向于做向心運動。但這種向心運動可能是極微弱的。另外，來自超新星的中心的光，也會給這些生成物以排斥的力，使生成物傾向于遠離超新星中心，即黑洞。
十、從黑洞爆炸開始，爆炸生成物就開始公轉和自轉
1、爆炸生成物的公轉
由于黑洞的磁場始終高速旋轉，磁場會磁化空間和所有原子，并帶動空間和所有原子一同隨磁場旋轉。所以爆炸生成物的公轉是被旋轉的黑洞磁場所帶動的。
2、爆炸生成物的自轉
如果爆炸生成物僅僅受到旋轉的黑洞磁場的拖拽，那么爆炸生成物將只會公轉，不會自轉。也就是說，無論爆炸生成物是否自轉，只要其具自身被磁化并形成磁場，就會公轉。
自轉是由于爆炸生成物受到來自磁場中心的光照，這會在這一側生成單極磁泡，單極磁泡會隔斷爆炸生成物的磁力線，并使這一側的黑洞磁場拖拽阻力增加。最終效果就是，爆炸生成物在被磁場拖拽的同時，由于自身磁場在空間中運動阻力的差異，而自轉。
如果爆炸生成物自轉，那么其磁場也會同步轉動，這同樣會帶動其內部空間和空間中的原子轉動。
十一、黑洞爆炸生成氫云
1、黑洞爆炸后的生成物會立即進行核裂變反應，由于高溫，這種核裂變反應會一直進行到氫原子。
2、隨著溫度降低，氫原子開始核聚變反應。
十二、氫云凝聚成球形恒星
黑洞爆炸的生成物在進行核裂變反應時，會放出強光，這種光會排斥其他爆炸生成物。使得最后生成的氫云團在空間中彼此有一段距離。
氫云自轉的同時，在兩極具有較強的磁場，這會使氫原子具有更高的磁性。于是任意形狀的氫云，會由磁場強度低處向磁場強度高處凝聚，最后呈一個球形。
十三、恒星在冷卻中形成行星
1、恒星內部的行星
恒星在核聚變反應中，會生成高序數原子。這些高序數原子在恒星表面生成后，會被光吹向恒星外。當這些高序數原子在恒星內部生成后，則會在高強度磁場下與其他高序數原子結合，形成恒星內部的行星。這些恒星內部形成的行星，隨恒星內部磁場的自旋而公轉，且其具有偶極磁場和自轉。但由于恒星內部的磁力線會在某些因素下發生變化，所以恒星內部的行星沒有固定的公轉軌道，而是呈現一定規律的變化。太陽黑子即是恒星內部行星的偶極磁場。
2、恒星內部行星會因內壓運動到恒星表面
太陽內部的行星會運動到太陽表面，其偶極磁場會形成太陽黑子。這種現象會在太陽活躍期發生，呈現周期性。太陽系磁場會被銀河系磁場牽引，而使太陽系公轉，太陽系的公轉與銀河系磁場并不是同步旋轉的。所以太陽系有時會進入銀河系的弱磁區。太陽進入銀河系弱磁區后，太陽系的磁場會變弱，這使得太陽表面的磁場強度變弱，這有利于太陽輻射出光和粒子，也就有利于太陽的核聚變反應。
所以，當太陽進入銀河系弱磁區后，會變得活躍。這就會使太陽系內部行星由于內壓而上升到太陽表面。
3、行星進入公轉軌道和質量的增加
往往，質量小的行星更容易從恒星內部上升到恒星表面。一旦進入恒星表面，光產生的內壓就會使這顆行為維持在恒星的表面，而不會再次沉入恒星內部。
于是這顆行星開始在恒星表面公轉和自轉。恒星輻射出的粒子可以增加行星的質量。光與行星磁場接觸后會生成原子，并形成行星大氣或在行星表面沉積下來。
隨著恒星的燃燒，恒星的直徑會減小，于是行星的公轉軌道會遠離恒星表面。
行星更容易在恒星的赤道處離開恒星，因為恒星赤道處的磁場強度最小，在這里行星受到的磁力最小，也可以說行星質量最輕。
十四、行星的冷卻
1、行星離開恒星后會膨脹
剛進入公轉軌道的行星溫度，甚至比太陽表面還要高，因為這顆行星來自恒星表面的下層。行星的高溫使得其自身原子的互相排斥。當行星位于恒星內部的高磁場條件時，這種高溫造成的原子間的排斥力與高磁場下原子間的吸引力相平衡。當行星進入公轉軌道的過程中，其受到的恒星磁場減小，受到壓力也減小，于是行星開始膨脹。
2、行星收縮形成衛星
行星的膨脹會隨著行星的核反應生熱而持續一段時間，直到行星的核反應停止，行星才開始冷卻。在行星膨脹，再收縮的過程中，行星會形成衛星。
3、行星內部空心的形成
行星會從外部開始冷卻，收縮，形成堅固的地幔。由于地幔已經硬化，當行星內部繼續冷卻時，在行星內部的行星物質會向地幔收縮，這樣就在行星內部形成了空心，所以行星內部是空心的，空心中間有一個行星內的恒星。
4、行星內部的恒星
這顆行星內部的恒星的發光原理并不是核聚變反應，而是行星的公轉和自轉的產物。這顆行星內部的恒星，形成了行星的磁場。然而這顆行星磁場分兩部分，分別決定了行星的公轉和自轉。
磁極的磁場核心部分，決定了行星公轉。這個磁場核心部分受到太陽磁場的拖拽，傾向于與太陽磁場同步自轉。而磁極的磁場核心部分周圍的磁場，形成了行星地表的磁場，這些磁場決定了行星自轉。行星自轉原理請看《十、2、爆炸生成物的自轉》。
于是由行星內部的恒星生成的磁場分成兩部分，這兩部分磁場的作用不同，會發生相對滑動，這會通過磁力線傳遞給行星內部的恒星，使恒星內部發生摩擦，這種摩擦生熱量是巨大的。于是，這個行星內部的恒星即使沒有核聚變，也可以發光照亮行星內部。
5、行星表面大氣的形成
行星的磁場決定了其是否可以吸附大氣，磁場越強，越容易吸附大氣。光與行星磁場相遇，會生成物質，這些物質又會發生化學反應，最終形成了大氣成分。也就是說，行星的大氣是動態的，行星在受到光照而形成大氣的同時，一部分大氣也會被光吹離行星。
十五、恒星系磁場強度決定公轉速度
恒星系的磁場就是恒星系中的恒星的磁場，恒星的磁場在氫云團時最強，隨恒星的燃燒，恒星質量減少，恒星系磁場強度和范圍逐漸減弱。
由于恒星系公轉的動力是黑洞磁場與恒星系磁場的磁力，一旦恒星系磁場減弱，這種黑洞磁場對恒星系磁場的磁力將減弱，恒星系公轉將在空間阻力下減速。當恒星系磁場進一步減弱時，恒星系的公轉將停止。一旦恒星系公轉停止，恒星系的自轉也將停止。
十六、恒星系磁場和恒星發光阻止來自恒星系外的光
太陽系中太陽發光和太陽磁場，占據了太陽系。來自太陽系外的光，無法進入太陽系，這些光會在太陽系邊緣，與太陽系自身的光和磁作用，生成單極磁泡。這一層單極磁泡也是太陽系自轉的成因。
假如太陽不能發出足夠的光，與來自太陽系外的光形成單極磁泡，即太陽光不足以阻擋外界光，那么這些光將穿透太陽系。
一旦外界的光穿透星系，星系就失去了自轉的動力，星系內的行星也就不再公轉，于是行星自轉也停止。星系中恒星磁場的減弱會造成行星磁場減弱，那么外界的光也可以穿透行星。
十七、恒星最終都會冷卻成為行星

樓主如果只需要科普知識的話只用一句話就成：
黑洞一般是由質量大于太陽質量100倍以上的恒星演化而來的，這類大質量恒星衰老離開主序星后由II型超新星爆炸形成中子星或者黑洞。

百度來的。。。
黑洞的產生過程類似于中子星的產生過程；恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收縮，發生強力爆炸。當核心中所有的物質都變成中子時收縮過程立即停止，被壓縮成一個密實的星球，同時也壓縮了內部的空間和時間。但在黑洞情況下，由于恒星核心的質量大到使收縮過程無休止地進行下去，中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末，剩下來的是一個密度高到難以想象的物質。由于高密度而產生的力量，使得 黑洞任何靠近它的物體都會被它吸進去。黑洞開始吞噬恒星的外殼，但黑洞并不能吞噬如此多的物質，黑洞會釋放一部分物質，射出兩道純能量——伽馬射線暴。

大質量恒星爆炸“黑洞”很容易讓人望文生義地想象成一個“大黑窟窿”，其實不然。所謂“黑洞”，就是這樣一種天體：它的引力場是如此之強，就連光也不能逃脫出來。

根據廣義相對論，引力場將使時空彎曲。當恒星的體積很大時，它的引力場對時空幾乎沒什么影響，從恒星表面上某一點發的光可以朝任何方向沿直線射出。而恒星的半徑越小，它對周圍的時空彎曲作用就越大，朝某些角度發出的光就將沿彎曲空間返回恒星表面。

等恒星的半徑小到一特定值（天文學上叫“史瓦西半徑”）時，就連垂直表面發射的光都被捕獲了。到這時，恒星就變成了黑洞。說它“黑”，是指它就像宇宙中的無底洞，任何物質一旦掉進去，“似乎”就再不能逃出。實際上黑洞真正是“隱形”的，等一會兒我們會講到。

那么，黑洞是怎樣形成的呢？其實，跟白矮星和中子星一樣，黑洞很可能也是由恒星演化而來的。

我們曾經比較詳細地介紹了白矮星和中子星形成的過程。當一顆恒星衰老時，它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料（氫），由中心產生的能量已經不多了。這樣，它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，直到最后形成體積小、密度大的星體，重新有能力與壓力平衡。

質量小一些的恒星主要演化成白矮星，質量比較大的恒星則有可能形成中子星。而根據科學家的計算，中子星的總質量不能大于三倍太陽的質量。如果超過了這個值，那么將再沒有什么力能與自身重力相抗衡了，從而引發另一次大坍縮。

這次，根據科學家的猜想，物質將不可阻擋地向著中心點進軍，直至成為一個體積趨于零、密度趨向無限大的“點”。而當它的半徑一旦收縮到一定程度(史瓦西半徑)，正象我們上面介紹的那樣，巨大的引力就使得即使光也無法向外射出，從而切斷了恒星與外界的一切聯系——“黑洞”誕生了。

與別的天體相比，黑洞是顯得太特殊了。例如，黑洞有“隱身術”，人們無法直接觀察到它，連科學家都只能對它內部結構提出各種猜想。那么，黑洞是怎么把自己隱藏起來的呢？答案就是——彎曲的空間。我們都知道，光是沿直線傳播的。這是一個最基本的常識。可是根據廣義相對論，空間會在引力場作用下彎曲。這時候，光雖然仍然沿任意兩點間的最短距離傳播，但走的已經不是直線，而是曲線。形象地講，好像光本來是要走直線的，只不過強大的引力把它拉得偏離了原來的方向。

在地球上，由于引力場作用很小，這種彎曲是微乎其微的。而在黑洞周圍，空間的這種變形非常大。這樣，即使是被黑洞擋著的恒星發出的光，雖然有一部分會落入黑洞中消失，可另一部分光線會通過彎曲的空間中繞過黑洞而到達地球。所以，我們可以毫不費力地觀察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一樣，這就是黑洞的隱身術。

更有趣的是，有些恒星不僅是朝著地球發出的光能直接到達地球，它朝其它方向發射的光也可能被附近的黑洞的強引力折射而能到達地球。這樣我們不僅能看見這顆恒星的“臉”，還同時看到它的側面、甚至后背！

“黑洞”無疑是本世紀最具有挑戰性、也最讓人激動的天文學說之一。許多科學家正在為揭開它的神秘面紗而辛勤工作著，新的理論也不斷地提出。不過，這些當代天體物理學的最新成果不是在這里三言兩語能說清楚的。有興趣的朋友可以去參考專門的論著。

宇宙大約在150億年至200億年前形成。它始于無限密集且溫度非常高的一個點，科學家稱這一點為奇點，我們所知的自然法則對它完全不適用。它積累了大量的物質，到達一個極點后爆發，科學家稱這種現象為大爆炸。大爆炸之后，小的氣體云再一次集中起來，并在引力的影響下組合。因此，就形成像太陽一樣的星體。太陽的歷史大約為50億年。它不會永遠存在，再過50億年太陽將會消亡。太陽可以將光和熱量送到3.8億公里之外。這些能量來自核裂變反應，在溫度高達1500攝氏度時，氫轉化成氦。當太陽到了生命盡頭時，它將不能承受內部裂變反應的壓力。熱氣使太陽膨脹并使它爆裂，然后，地球上的所有生命和其他行星將會湮滅。在此過程中，太陽將會變異成一個紅色的巨星。當太陽的燃料最終用完后，它可能在自身重心的影響下分裂。許多像太陽一樣的星體壓縮成我們所知的中子星。黑洞源自于中子星，其數量比太陽一樣的恒星多很多倍。
渴望靠近星體是人類古老的夢。由于16世紀天文望遠鏡的出現，幫助我們解開了天體之謎。今天的射電望遠鏡的出現使我們能更準確地觀察宇宙。1990年哈勃太空望遠鏡的發射升空，使我們能夠更深入地觀測宇宙。哈勃太空望遠鏡是以埃德溫?哈勃的名字命名的，他早在1929年就注意到宇宙是持續擴張的。哈勃太空望遠鏡在我們的銀河系中心所拍的照片非常清晰，基于這些照片，科學家推測在銀河系中心有一個巨大的黑洞。科學家早已推測在銀河外星系的中心有黑洞存在，當然有確切的證據。
天文學家用夏普超級照相機拍攝了6000億個小斑點，其照片通過高性能的電腦閱讀、分析，這就是天文學家如何在銀河系中心發現了一個巨大黑洞的過程。如何拍攝一些事實上看不見的東西呢？天文學家從中心點按某種特定的，不同的間隔來觀察星體，測量它們確切的速度。其結果發現和太陽系相似之處在于：越接近中心，星星移動得就越快。就像太陽系一樣，在中心處有一個堆，它能控制一切。它不是一個太陽堆，而是250萬個太陽堆同在一個非常小的體積里。中間的白色圓點是星星在黑洞周圍旋轉，這是一種死亡舞蹈，它們不可抗拒地旋入黑洞的中心并被吞沒。
如果一個星體比太陽大很多，那么這樣一顆星體會在相對短的時間也就是幾百萬年內爆炸；如果一顆星體比太陽大幾百倍，那么它所剩的只有灰燼，如果這些灰燼有足夠的重量，那就會崩裂而形成一個小黑洞。在銀河系中，黑洞之所以出現在中心位置，可能是由于在其巨大引力下將星體拉到中心，形成了非常稠密的星體堆。在某個時候星體大量地滑移，彼此融化，形成一個中等尺寸的黑洞，它們通過不斷吸入其他物質、星星和氣體，隨著時間的推移，黑洞會越變越大。衛星投入使用后，天文學家及宇宙學家開始揭示黑洞的理論原理，我們也因此了解到更多關于宇宙及黑洞的知識。
黑洞內部有什么秘密在等待我們去探索呢？所有的物質，無論是灰塵還是行星，都趨向于黑暗，被重心巨大的力量所牽引，潛伏在內部的某個地方，這就是時間與空間分離的地方。
物理學家曾相信只有三維空間，即長度的維數、高度的維數及寬度的維數。三維的意思是三個數字讓我們把一切事物放置在從你的鼻尖到宇宙的盡頭。愛因斯坦說要引入第四維；時間，就是說宇宙由四維組成。為了理解宇宙的性質，我們不得不特別關注時間的維數。通常我們經歷時間和空間是非常困難的事情。我們已經在太空中認知了三維。通常我們看表時只是感知時間，但不能影響時間。時間的運動總是在同一個方向上進行———從過去到將來。我們既不能讓時間逆轉，也不能讓時間停止，更不能讓時間提前。自然科學家把空間和時間用數字的方式描述成一個單元，時空，時間是第四維的。在1905年，愛因斯坦創造了數學原理，即他的特殊理論———廣義相對論，來統一時間和空間。此理論證明一個運行的時鐘比一個靜止的時鐘走得慢。也就是說，一個移動很快的物體，時間過得比在地球上慢。在飛機上，時間的延伸只是億萬分之一秒，然而，這個時鐘仍然非常精確，足以證明愛因斯坦的理論。
根據愛因斯坦的理論，按軌道環繞地球的飛行員，大約每小時行駛73000公里，時間過得卻非常慢。為什么會這樣呢？在廣義相對論里沒有絕對的時間。愛因斯坦把時間和空間作為動力來理解。因此時空不是平直的而是卷曲的。為了理解這一理論，我們想象一個空間作為一個有彈性的橡膠布。大量的天上星體創造了一個槽，就像蹦床上的保齡球一樣。所有的物質都沿最小阻力的曲線軌道而運行，因此，物質決定了時空的曲率，同時時空決定了物質的運行行為。在太陽周圍的區域，重心使時空卷曲。太陽背后的星光沿這個曲率運行并被彎曲。因此，星體的位置對于地球上的觀察者來說有些歪斜。巨大的物質能使時空卷曲，它的功能就像曲光鏡。
黑洞的奇點符合大爆炸的奇點。宇宙的密度及時空的曲率在這兒是無限的。數字不能處理無限的數字，所以奇點是抽象的點，沒有人會到達那里。當你到達黑洞的中心會發生什么，就像在大爆炸之前會發生什么一樣，這個答案目前無法回答，但黑洞給我們提供了發揮奇異思考的空間。