黑洞是現(xiàn)代廣義相對(duì)論中，宇宙空間內(nèi)存在的一種天體。黑洞的引力很大，使得視界內(nèi)的逃逸速度大于光速。1916年，德國天文學(xué)家卡爾·史瓦西通過計(jì)算得到了愛因斯坦引力場(chǎng)方程的一個(gè)真空解，這個(gè)解表明，如果將大量物質(zhì)集中于空間一點(diǎn)，其周圍會(huì)產(chǎn)生奇異的現(xiàn)象，即在質(zhì)點(diǎn)周圍存在一個(gè)界面——“視界”一旦進(jìn)入這個(gè)界面，即使光也無法逃脫。這種“不可思議的天體”被美國物理學(xué)家約翰·阿奇博爾德·惠勒命名為“黑洞”。黑洞無法直接觀測(cè)，但可以借由間接方式得知其存在與質(zhì)量，并且觀測(cè)到它對(duì)其他事物的影響。借由物體被吸入之前的因高熱而放出和γ射線的“邊緣訊息”，可以獲取黑洞存在的訊息。推測(cè)出黑洞的存在也可借由間接觀測(cè)恒星或星際云氣團(tuán)繞行軌跡取得位置以及質(zhì)量。北京時(shí)間2019年4月10日21時(shí)，人類首張黑洞照片面世，該黑洞位于室女座一個(gè)巨橢圓星系M87的中心，距離地球5500萬光年，質(zhì)量約為太陽的65億倍。它的核心區(qū)域存在一個(gè)陰影，周圍環(huán)繞一個(gè)新月狀光環(huán)。

演化過程

黑洞就是中心的一個(gè)密度無限大、時(shí)空曲率無限高、體積無限小，熱量無限大的奇點(diǎn)和周圍一部分空空如也的天區(qū)，這個(gè)天區(qū)范圍之內(nèi)不可見。依據(jù)愛因斯坦的相對(duì)論，當(dāng)一顆垂死恒星崩潰，它將聚集成一點(diǎn)，這里將成為黑洞，吞噬鄰近宇宙區(qū)域的所有光線和任何物質(zhì)。

黑洞的產(chǎn)生過程類似于中子星的產(chǎn)生過程：某一個(gè)恒星在準(zhǔn)備滅亡，核心在自身重力的作用下迅速地收縮，塌陷，發(fā)生強(qiáng)力爆炸。當(dāng)核心中所有的物質(zhì)都變成中子時(shí)收縮過程立即停止，被壓縮成一個(gè)密實(shí)的星體，同時(shí)也壓縮了內(nèi)部的空間和時(shí)間。

但在黑洞情況下，由于恒星核心的質(zhì)量大到使收縮過程無休止地進(jìn)行下去，連中子間的排斥力也無法阻擋。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(gè)密度高到難以想象的物質(zhì)。由于高質(zhì)量而產(chǎn)生的引力，使得任何靠近它的物體都會(huì)被它吸進(jìn)去。

也可以簡(jiǎn)單理解為：通常恒星最初只含氫元素，恒星內(nèi)部的氫原子核時(shí)刻相互碰撞，發(fā)生聚變。由于恒星質(zhì)量很大，聚變產(chǎn)生的能量與恒星萬有引力抗衡，以維持恒星結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。由于氫原子核的聚變產(chǎn)生新的元素——氦元素，接著，氦原子也參與聚變，改變結(jié)構(gòu)，生成鋰元素。

如此類推，按照元素周期表的順序，會(huì)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(huì)坍塌。這是由于鐵元素相當(dāng)穩(wěn)定，參與聚變時(shí)釋放的能量小于所需能量，因而聚變停止，而鐵元素存在于恒星內(nèi)部，導(dǎo)致恒星內(nèi)部不具有足夠的能量與質(zhì)量巨大的恒星的萬有引力抗衡，從而引發(fā)恒星坍塌，最終形成黑洞。

說它“黑”，是因?yàn)樗a(chǎn)生的引力使得它周圍的光都無法逃逸。跟中子星一樣，黑洞也是由質(zhì)量大于太陽質(zhì)量好幾十甚至幾百倍以上的恒星演化而來的。

當(dāng)一顆恒星衰老時(shí)，它的熱核反應(yīng)已經(jīng)耗盡了中心的燃料，由中心產(chǎn)生的能量已經(jīng)不多了。這樣，它再也沒有足夠的力量來承擔(dān)起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，物質(zhì)將不可阻擋地向著中心點(diǎn)進(jìn)軍，直到最后形成體積接近無限小、密度幾乎無限大的星體。而當(dāng)它的半徑一旦收縮到一定程度（一定小于史瓦西半徑），質(zhì)量導(dǎo)致的時(shí)空扭曲就使得即使光也無法向外射出——“黑洞”就誕生了。

1、吸積

黑洞通常是因?yàn)樗鼈兙蹟n周圍的氣體產(chǎn)生輻射而被發(fā)現(xiàn)的，這一過程被稱為吸積。

高溫氣體輻射熱能的效率會(huì)嚴(yán)重影響吸積流的幾何與動(dòng)力學(xué)特性。已觀測(cè)到了輻射效率較高的薄盤以及輻射效率較低的厚盤。當(dāng)吸積氣體接近中央黑洞時(shí)，它們產(chǎn)生的輻射對(duì)黑洞的自轉(zhuǎn)以是中央延展物質(zhì)系統(tǒng)的流動(dòng)。

吸積是天體物理中最普遍的過程之一，而且也正是因?yàn)槲e才形成了我們周圍許多常見的結(jié)構(gòu)。

在宇宙早期，當(dāng)氣體朝由暗物質(zhì)造成的引力勢(shì)阱中心流動(dòng)時(shí)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(jìn)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。當(dāng)中央天體是一個(gè)黑洞時(shí)，吸積就會(huì)展現(xiàn)出它最為壯觀的一面。黑洞除了吸積物質(zhì)之外，還通過霍金蒸發(fā)過程向外輻射粒子。

2、蒸發(fā)

由于黑洞的密度極大，根據(jù)公式我們可以知道密度=質(zhì)量/體積，為了讓黑洞密度無限大，而黑洞的質(zhì)量不變，那就說明黑洞的體積要無限小，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，它的質(zhì)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(yīng)”的現(xiàn)象，即一個(gè)粒子的場(chǎng)強(qiáng)分布雖然盡可能讓能量低的地方較強(qiáng)，但即使在能量相當(dāng)高的地方，場(chǎng)強(qiáng)仍會(huì)有分布，對(duì)于黑洞的邊界來說，這就是一堵能量相當(dāng)高的勢(shì)壘，但是粒子仍有可能出去。

霍金還證明，每個(gè)黑洞都有一定的溫度，而且溫度的高低與黑洞的質(zhì)量成反比例。也就是說，大黑洞溫度低，蒸發(fā)也微弱；小黑洞的溫度高蒸發(fā)也強(qiáng)烈，類似劇烈的爆發(fā)。相當(dāng)于一個(gè)太陽質(zhì)量的黑洞，大約要1×10^66年才能蒸發(fā)殆盡；相當(dāng)于一顆小行星質(zhì)量的黑洞會(huì)在1×10-21秒內(nèi)蒸發(fā)得干干凈凈。

3、毀滅

黑洞會(huì)發(fā)出耀眼的光芒，體積會(huì)縮小，甚至?xí)?，?huì)噴射物體，發(fā)出耀眼的光芒。當(dāng)英國物理學(xué)家斯蒂芬·威廉·霍金于1974年做此預(yù)言時(shí)，整個(gè)科學(xué)界為之震動(dòng)。

霍金的理論是受靈感支配的思維的飛躍，他結(jié)合了廣義相對(duì)論和量子理論，他發(fā)現(xiàn)黑洞周圍的引力場(chǎng)釋放出能量，同時(shí)消耗黑洞的能量和質(zhì)量。

假設(shè)一對(duì)粒子會(huì)在任何時(shí)刻、任何地點(diǎn)被創(chuàng)生，被創(chuàng)生的粒子就是正粒子與反粒子，而如果這一創(chuàng)生過程發(fā)生在黑洞附近的話就會(huì)有兩種情況發(fā)生：兩粒子湮滅、一個(gè)粒子被吸入黑洞。

“一個(gè)粒子被吸入黑洞”這一情況：在黑洞附近創(chuàng)生的一對(duì)粒子其中一個(gè)反粒子會(huì)被吸入黑洞，而正粒子會(huì)逃逸，由于能量不能憑空創(chuàng)生，我們?cè)O(shè)反粒子攜帶負(fù)能量，正粒子攜帶正能量，而反粒子的所有運(yùn)動(dòng)過程可以視為是一個(gè)正粒子的為之相反的運(yùn)動(dòng)過程，如一個(gè)反粒子被吸入黑洞可視為一個(gè)正粒子從黑洞逃逸。這一情況就是一個(gè)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，而愛因斯坦的質(zhì)能方程E=mc2表明，能量的損失會(huì)導(dǎo)致質(zhì)量的損失。

當(dāng)黑洞的質(zhì)量越來越小時(shí)，它的溫度會(huì)越來越高。這樣，當(dāng)黑洞損失質(zhì)量時(shí)，它的溫度和發(fā)射率增加，因而它的質(zhì)量損失得更快。這種“霍金輻射”對(duì)大多數(shù)黑洞來說可以忽略不計(jì)，因?yàn)榇蠛诙摧椛涞谋容^慢，而小黑洞則以極高的速度輻射能量，直到黑洞的爆炸。

表現(xiàn)形式

據(jù)英國媒體報(bào)道，一項(xiàng)新的理論指出黑洞的死亡方式可能是以轉(zhuǎn)變?yōu)榘锥吹姆绞竭M(jìn)行的。理論上來說，白洞在行為上恰好是黑洞的反面——黑洞不斷吞噬物質(zhì)，而白洞則不斷向外噴射物質(zhì)。這一發(fā)現(xiàn)最早是由英國某雜志網(wǎng)站報(bào)道的，其理論依據(jù)是晦澀的量子引力理論。

恒星的時(shí)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(nèi)偏折，在日食時(shí)觀察遠(yuǎn)處恒星發(fā)出的光線，可以看到這種偏折現(xiàn)象。

當(dāng)該恒星向內(nèi)坍塌時(shí)，其質(zhì)量導(dǎo)致的時(shí)空扭曲變得很強(qiáng)，光線向內(nèi)偏折得也更強(qiáng)，從而使得光子從恒星逃逸變得更為困難。對(duì)于在遠(yuǎn)處的觀察者而言，光線變得更黯淡更紅。最后，當(dāng)這恒星收縮到某一臨界半徑（史瓦西半徑）時(shí)，其質(zhì)量導(dǎo)致時(shí)空扭曲變得如此之強(qiáng)，使得光向內(nèi)偏折得也如此之強(qiáng)，以至于光也逃逸不出去。

這樣，如果光都逃逸不出來，其他東西更不可能逃逸，都會(huì)被拉回去。也就是說，存在一個(gè)事件的集合或時(shí)空區(qū)域，光或任何東西都不可能從該區(qū)域逃逸而到達(dá)遠(yuǎn)處的觀察者，這樣的區(qū)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。

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(xué)家也只能對(duì)它內(nèi)部結(jié)構(gòu)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(shí)空。根據(jù)廣義相對(duì)論，時(shí)空會(huì)在引力場(chǎng)作用下彎曲。這時(shí)候，光雖然仍然沿任意兩點(diǎn)間的最短光程傳播，但相對(duì)而言它已彎曲。在經(jīng)過大密度的天體時(shí)，時(shí)空會(huì)彎曲，光也就偏離了原來的方向。

在地球上，由于引力場(chǎng)作用很小，時(shí)空的扭曲是微乎其微的。而在黑洞周圍，時(shí)空的這種變形非常大。這樣，即使是被黑洞擋著的恒星發(fā)出的光，雖然有一部分會(huì)落入黑洞中消失，可另一部分光線會(huì)通過彎曲的空間中繞過黑洞而到達(dá)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(shù)。

更有趣的是，有些恒星不僅是朝著地球發(fā)出的光能直接到達(dá)地球，它朝其它方向發(fā)射的光也可能被附近的黑洞的強(qiáng)引力折射而能到達(dá)地球。這樣我們不僅能看見這顆恒星的“臉”，還同時(shí)看到它的“側(cè)面”、甚至“后背”，這是宇宙中的“引力透鏡”效應(yīng)。

分類特點(diǎn)

根據(jù)黑洞本身的物理特性質(zhì)量，角動(dòng)量，電荷劃分，可以將黑洞分為五類。

不旋轉(zhuǎn)不帶電荷的黑洞：它的時(shí)空結(jié)構(gòu)于1916年由史瓦西求出，稱史瓦西黑洞。

不旋轉(zhuǎn)帶電黑洞：稱R-N黑洞。時(shí)空結(jié)構(gòu)于1916至1918年由賴斯納（Reissner）和納自敦（Nordstrom）求出。

旋轉(zhuǎn)不帶電黑洞：稱克爾黑洞。時(shí)空結(jié)構(gòu)由克爾于1963年求出。

一般黑洞：稱克爾-紐曼黑洞。時(shí)空結(jié)構(gòu)于1965年由紐曼求出。

雙星黑洞：與其他黑洞彼此之間相互繞轉(zhuǎn)的黑洞。

星體特征

一個(gè)由美國、英國、意大利和奧地利科學(xué)家組成的國際研究團(tuán)隊(duì)，根據(jù)先前的研究和通過超級(jí)計(jì)算機(jī)的模擬，發(fā)現(xiàn)黑洞、引力波和暗物質(zhì)均具有分形幾何特征。

黑洞是宇宙空間內(nèi)存在的一種密度無限大、體積無限小的天體，所有的物理定理遇到黑洞都會(huì)失效；它是由質(zhì)量足夠大的恒星在核聚變反應(yīng)的燃料耗盡而“死亡”后，發(fā)生引力坍縮產(chǎn)生的。當(dāng)黑洞“打嗝”時(shí)，就意味著有某個(gè)天體被黑洞“吞噬”，黑洞依靠吞噬落入其中物質(zhì)“成長”；當(dāng)黑洞“進(jìn)食”大量物質(zhì)時(shí)，就會(huì)有高速等離子噴流從黑洞邊緣逃逸而出?？茖W(xué)家利用流體動(dòng)力學(xué)和引力相關(guān)理論并通過超級(jí)計(jì)算機(jī)進(jìn)行模擬后得出結(jié)論——“進(jìn)食”正在成長過程中的黑洞，將會(huì)使其形成分形表面。

“黑洞”一詞命名者、美國著名物理學(xué)家約翰·惠勒教授曾經(jīng)說過：今后誰不熟悉分形幾何，誰就不能被稱為科學(xué)上的文化人。中國著名學(xué)者周海中教授曾經(jīng)指出：分形幾何不僅展示了數(shù)學(xué)之美，也揭示了世界的本質(zhì)，從而改變了人們理解自然奧秘的方式；可以說分形幾何是真正描述大自然的幾何學(xué)，對(duì)它的研究也極大地拓展了人類的認(rèn)知疆域?？梢?，分形幾何有著極其重要的科學(xué)地位。

黑洞是宇宙中最神秘的自然現(xiàn)象。它為什么具有分形幾何特征，其原因現(xiàn)在還是一個(gè)謎。

專家研究

1、等離子體

德國馬克斯普朗克核物理研究所和赫爾姆霍茨柏林中心的研究人員使用柏林同步加速器（BESSY?Ⅱ）在實(shí)驗(yàn)室成功產(chǎn)生了黑洞周邊的等離子體。通過該研究，之前只能在太空由人造衛(wèi)星執(zhí)行的天文物理實(shí)驗(yàn)，也可以在地面進(jìn)行，諸多天文物理學(xué)難題有望得到解決。黑洞的重力很大，會(huì)吸附一切物質(zhì)。進(jìn)入黑洞后，任何東西都不可能從黑洞的邊界之內(nèi)逃逸出來。隨著被吸入的物體的溫度不斷升高，會(huì)產(chǎn)生核與電子分離的高溫等離子體。

黑洞吸附物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生X射線，X射線反過來又會(huì)刺激其中的大量化學(xué)元素發(fā)射出具有獨(dú)特線條（顏色）的X射線。分析這些線條可以幫助科學(xué)家了解更多有關(guān)黑洞附近等離子體的密度、速度和組成成分等信息。

在這個(gè)過程中，鐵起了非常關(guān)鍵的作用。盡管鐵在宇宙中的儲(chǔ)量并不如更輕的氫和氦豐富，但是，它能夠更好地吸收和重新發(fā)射出X射線，發(fā)射出的光子因此也比其他更輕的原子發(fā)射出的光子具有更高的能量、更短的波長（使得其具有不同的顏色）。

鐵發(fā)射出的X射線在穿過黑洞周圍的介質(zhì)時(shí)也會(huì)被吸收。在這個(gè)所謂的光離化過程中，鐵原子通常會(huì)經(jīng)歷幾次電離，其包含的26個(gè)電子中有超過一半會(huì)被去除，最終產(chǎn)生帶電離子，帶電離子聚集成為等離子體，研究人員可以在實(shí)驗(yàn)室中重現(xiàn)了這個(gè)過程。

實(shí)驗(yàn)的核心是馬克斯普朗克核物理研究所設(shè)計(jì)的電子束離子阱。在這個(gè)離子阱中，鐵原子經(jīng)由一束強(qiáng)烈的電子束加熱，從而被離子化14次。實(shí)驗(yàn)過程如下：一團(tuán)鐵離子（僅僅幾厘米長并且像頭發(fā)絲一樣薄）在磁場(chǎng)和電場(chǎng)的作用下被懸停在一個(gè)超高真空內(nèi)，同步加速器發(fā)射出的X射線的光子能量被一臺(tái)精確性超高的“單色儀”挑選出來，作為一束很薄但卻集中的光束施加到鐵離子上。

實(shí)驗(yàn)室測(cè)量到的光譜線與錢德拉X射線天文臺(tái)和牛頓X射線多鏡望遠(yuǎn)鏡所觀測(cè)的結(jié)果相匹配。也就是說，研究人員在地面實(shí)驗(yàn)室人為制造出了太空中的黑洞等離子體。

這種新奇的方法將帶電離子的離子阱和同步加速器輻射源結(jié)合在一起，讓人們可以更好地了解黑洞周圍的等離子體或者活躍的星系核。研究人員希望，將EBIT分光檢查鏡和更清晰的第三代（2009年開始在德國漢堡運(yùn)行的同步輻射源PETRAⅢ）、第四代（X射線自由電子激光XFEL）X射線源結(jié)合，將能夠給該研究領(lǐng)域帶來更多新鮮活力。

2、人造黑洞

2005年3月，美國布朗大學(xué)物理教授‘霍拉蒂·納斯塔西’在地球上制造出了第一個(gè)“人造黑洞“。

美國紐約布魯克海文實(shí)驗(yàn)室1998年建造了20世紀(jì)全球最大的粒子加速器，將金離子以接近光速對(duì)撞而制造出高密度物質(zhì)。雖然這個(gè)黑洞體積很小，卻具備真正黑洞的許多特點(diǎn)。紐約布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室里的相對(duì)重離子碰撞機(jī)，可以以接近光速的速度把大型原子的核子（如金原子核子）相互碰撞，產(chǎn)生相當(dāng)于太陽表面溫度3億倍的熱能。

納斯塔西在紐約布魯克海文國家實(shí)驗(yàn)室里利用原子撞擊原理制造出來的灼熱火球，具備天體黑洞的顯著特性。比如：火球可以將周圍10倍于自身質(zhì)量的粒子吸收，這比所有量子物理學(xué)所推測(cè)的火球可吸收的粒子數(shù)目還要多。

人造黑洞的設(shè)想最初由加拿大“不列顛哥倫比亞大學(xué)”的威廉·昂魯教授在20世紀(jì)80年代提出，他認(rèn)為聲波在流體中的表現(xiàn)與光在黑洞中的表現(xiàn)非常相似，如果使流體的速度超過聲速，那么事實(shí)上就已經(jīng)在該流體中建立了一個(gè)人造黑洞。

然而，利昂哈特博士打算制造的人造黑洞由于缺乏足夠的引力，除了光線外，它們無法像真正的黑洞那樣“吞下周圍的所有東西”。然而，納斯塔西教授制造的人造黑洞已經(jīng)可以吸收某些其他物質(zhì)。因此，這被認(rèn)為是黑洞研究領(lǐng)域的重大突破。

2008年9月10日，隨著第一束質(zhì)子束流貫穿整個(gè)對(duì)撞機(jī)，歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)正式啟動(dòng)。

歐洲大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)是2013年前世界上最大、能量最高的粒子加速器，是一種將質(zhì)子加速對(duì)撞的高能物理設(shè)備，它位于瑞士日內(nèi)瓦近郊?xì)W洲核子研究組織CERN的粒子加速器與對(duì)撞機(jī)，作為國際高能物理學(xué)研究之用。系統(tǒng)第一負(fù)責(zé)人是英國著名物理學(xué)家‘林恩·埃文斯’，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)最早就是由他設(shè)想出來并主導(dǎo)制造的，被外界稱為“埃文斯原子能”。

當(dāng)比我們的太陽更大的特定恒星在生命最后階段發(fā)生爆炸時(shí)，自然界就會(huì)形成黑洞。它們將大量物質(zhì)濃縮在非常小的空間內(nèi)。假設(shè)在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)內(nèi)的質(zhì)子相撞產(chǎn)生粒子的過程中，形成了微小黑洞，每個(gè)質(zhì)子擁有的能量可跟一只飛行中的蚊子相當(dāng)。

天文學(xué)上的黑洞比大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)能產(chǎn)生的任何東西的質(zhì)量更重。據(jù)愛因斯坦的相對(duì)論描述的重力性質(zhì)，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)內(nèi)不可能產(chǎn)生微小黑洞。然而一些純理論預(yù)言大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)能產(chǎn)生這種粒子產(chǎn)品。所有這些理論都預(yù)測(cè)大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)產(chǎn)生的此類粒子會(huì)立刻分解。因此它產(chǎn)生的黑洞將沒時(shí)間濃縮物質(zhì)，產(chǎn)生肉眼可見的結(jié)果。

3、質(zhì)量測(cè)定

中科院國家天文臺(tái)研究員劉繼峰領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊(duì)在世界上首次成功測(cè)量到X射線極亮天體的黑洞質(zhì)量，在該領(lǐng)域獲得重大突破，將增進(jìn)人們對(duì)黑洞及其周圍極端物理過程的認(rèn)識(shí)。該研究成果2013年11月28日發(fā)表在國際權(quán)威雜志《自然》上。

20世紀(jì)90年代以來，天文學(xué)家陸續(xù)在遙遠(yuǎn)星系中發(fā)現(xiàn)了一批X射線光度極高的天體，它們可能是人們一直尋找的中等質(zhì)量黑洞，也可能是具有特殊輻射機(jī)制的幾個(gè)或幾十個(gè)太陽質(zhì)量的恒星級(jí)黑洞。國際天文和天體物理界對(duì)此一直難以定論。由于這類天體距離我們十分遙遠(yuǎn)，通常為幾千萬光年，同時(shí)X射線照射黑洞吸積盤而產(chǎn)生的光污染也非常強(qiáng)，因此測(cè)量極其困難。

劉繼峰團(tuán)隊(duì)選取有特色的天體目標(biāo)，成功申請(qǐng)到位于美國夏威夷的8米大型雙子望遠(yuǎn)鏡以及10米凱克望遠(yuǎn)鏡各20小時(shí)的觀測(cè)時(shí)間，在3個(gè)月的時(shí)間跨度上對(duì)漩渦星系中X射線極亮源M101ULX－1進(jìn)行了研究，并確認(rèn)其中心天體為一個(gè)質(zhì)量與恒星可比擬的黑洞。這個(gè)黑洞加伴星形成的黑洞雙星系統(tǒng)位于2200萬光年之外，是人類迄今發(fā)現(xiàn)的距離地球最遙遠(yuǎn)的黑洞雙星。

4、黑洞炸彈

2001年1月，英國圣安德魯大學(xué)著名理論物理科學(xué)家烏爾夫·利昂哈特宣布他和其他英國科研人員將在實(shí)驗(yàn)室中制造出一個(gè)黑洞，當(dāng)時(shí)沒有人對(duì)此感到驚訝。然而俄《真理報(bào)》日前披露俄羅斯科學(xué)家的預(yù)言：黑洞不僅可以在實(shí)驗(yàn)室中制造出來，而且50年后，具有巨大能量的“黑洞炸彈”將使如今人類談虎色變的“原子彈”也相形見絀。

人造黑洞的設(shè)想由威廉·昂魯教授提出，他認(rèn)為聲波在流體中的表現(xiàn)與光在黑洞中的表現(xiàn)非常相似，如果使流體的速度超過音速，那么事實(shí)上就已經(jīng)在該流體中建立了一個(gè)人造黑洞現(xiàn)象。但利昂哈特博士打算制造的人造黑洞由于缺乏足夠的引力，除了光線外，無法像真正的黑洞那樣“吞下周圍的所有東西”。

俄羅斯科學(xué)家亞力克山大·特羅菲蒙科認(rèn)為，能吞噬萬物的真正宇宙黑洞也完全可以通過實(shí)驗(yàn)室“制造出來”：一個(gè)原子核大小的黑洞，它的能量將超過一家核工廠。如果人類有一天真的制造出黑洞炸彈，那么一顆黑洞炸彈爆炸后產(chǎn)生的能量，將相當(dāng)于數(shù)顆原子彈同時(shí)爆炸，它至少可以造成10億人死亡?！?/p>

5、捕捉星云

2011年12月，一個(gè)國際研究小組利用歐洲南方天文臺(tái)的“甚大望遠(yuǎn)鏡”，發(fā)現(xiàn)一個(gè)星云正在靠近位于銀河系中央的黑洞并將被其吞噬。

這是天文學(xué)家首次觀測(cè)到黑洞“捕捉”星云的過程。觀測(cè)顯示，這個(gè)星云的質(zhì)量約是地球的3倍，它的位置來逐漸靠近“人馬座A星”黑洞。這個(gè)黑洞的質(zhì)量約是太陽的400萬倍，是距離我們最近的大型黑洞。研究人員分析認(rèn)為，到2013年，這個(gè)星云將離黑洞非常近，有可能被黑洞逐漸吞噬。

另外，黑洞并不是實(shí)實(shí)在在的星球，而是一個(gè)幾乎空空如也的天區(qū)。黑洞又是宇宙中物質(zhì)密度最高的地方，地球如果變成黑洞，只有一顆黃豆那么大。原來，黑洞中的物質(zhì)不是平均分布在這個(gè)天區(qū)的，而是集中在天區(qū)的中心。這個(gè)中心具有極強(qiáng)的引力，任何物體只能在這個(gè)中心外圍游弋。一旦不慎越過邊界，就會(huì)被強(qiáng)大的引力拽向中心，最終化為粉末，落到黑洞中心。因此，黑洞是一個(gè)名副其實(shí)的太空魔王。

黑洞內(nèi)部只有三個(gè)物理量有意義：質(zhì)量、電荷、角動(dòng)量。

6、黑洞無毛

1973年霍金、卡特爾（B.Carter）等人嚴(yán)格證明了“黑洞無毛定理”：“無論什么樣的黑洞，其最終性質(zhì)僅由幾個(gè)物理量（質(zhì)量、角動(dòng)量、電荷）惟一確定”。即當(dāng)黑洞形成之后，只剩下這三個(gè)不能變?yōu)殡姶泡椛涞氖睾懔?，其他一切信息（“毛發(fā)”）都喪失了，黑洞幾乎沒有形成它的物質(zhì)所具有的任何復(fù)雜性質(zhì)，對(duì)前身物質(zhì)的形狀或成分都沒有記憶。于是“黑洞”的術(shù)語發(fā)明家惠勒戲稱這特性為“黑洞無毛”。

對(duì)于物理學(xué)家來說，一個(gè)黑洞或一塊方糖都是極為復(fù)雜的物體，因?yàn)閷?duì)它們的完整描述，即包括它們的原子和原子核結(jié)構(gòu)在內(nèi)的描述，需要有億萬個(gè)參量。與此相比，一個(gè)研究黑洞外部的物理學(xué)家就沒有這樣的問題。

黑洞是一種極其簡(jiǎn)單的物體，如果知道了它的質(zhì)量、角動(dòng)量和電荷，也就知道了有關(guān)它的一切。黑洞幾乎不保持形成它的物質(zhì)所具有的任何復(fù)雜性質(zhì)。它對(duì)前身物質(zhì)的形狀或成分都沒有記憶，它保持的只是質(zhì)量、角動(dòng)量、電荷。消繁歸簡(jiǎn)或許是黑洞最基本的特征。有關(guān)黑洞的大多數(shù)術(shù)語的發(fā)明家約克·惠勒，在60年前把這種特征稱為“黑洞無毛”。

最新進(jìn)展

北京時(shí)間2019年4月10日21點(diǎn)整，比利時(shí)布魯塞爾、智利圣地亞哥、中國上海和臺(tái)北、日本東京、美國華盛頓等全球六地將同步召開全球新聞發(fā)布會(huì)，事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT）宣布一項(xiàng)與超大質(zhì)量黑洞照片有關(guān)的重大成果。該項(xiàng)目是由全球200多位科研人員共同達(dá)成的重大國際合作計(jì)劃，通過“甚長基線干涉技術(shù)”和全球多個(gè)射電天文臺(tái)的協(xié)作，構(gòu)建一個(gè)口徑等同于地球直徑的“虛擬”望遠(yuǎn)鏡，用于黑洞探測(cè)。專家稱，人類首張黑洞照片的問世，將對(duì)研究黑洞具有重要意義。

2021年4月14日，上海天文臺(tái)公布最新觀測(cè)成果，多波段“指紋”被成功捕獲。

觀測(cè)成果

2021年4月14日，上海天文臺(tái)公布最新觀測(cè)成果，多波段“指紋”被成功捕獲。