在北斗七星的旁邊，大熊座的“熊頭”附近，有一個形狀不倫不類的M82星系。直徑達1200萬光年的M82星系，有一條黑色縫隙橫貫其中，所以它得到了一個“破裂星系”的綽號。這條黑色縫隙實際上是一個由混雜塵埃的氣體構成的，而M82星系本身是一個標準的“

宇宙是個奇特的星系“動物園”，這個比喻是非常恰當的，因為宇宙中存在各種各樣的星系，有些星系質量非常龐大，有些則非常小，科學家近日公布的消息稱宇宙還存在一種規模很小，但卻擁有質量龐大中央黑洞的星系：M60-UCD1。

方法

該星系內部存在一個質量達到2100萬太陽質量的超大質量黑洞，相比較而言銀河系中央黑洞的質量僅為400萬個太陽，顯然要小很多，有趣的是M60-UCD1星系卻比銀河系小大約500倍。

已經知道三種這樣的過程。第一種是已在第15章提到過的早期宇宙中團塊的凝縮；第二種是由于作為黑洞特征性質之一的質量不可逆增長的趨向（對現在的情況，微型黑洞的量子蒸發當然完全可以忽略），條件是周圍環境的物質足夠豐富，因而一個由超新星

在矮星系中發現超大質量黑洞說明這樣級別的黑洞可能非常常見，科學家目前所發現的黑洞質量幾乎都達到了百萬倍太陽質量，較少一部分為恒星級黑洞，還有更少的中等質量黑洞，本次觀測到M60-UCD1星系中黑洞的質量較大，但星系總質量卻很小，科學家計算后發現黑洞質量占到了星系質量的15%，這是小星系中隱藏的大質量黑洞。

1959年，英國劍橋大學發表第三個無線電波天體目錄（Third Cambridge Catalogue of Radio Sources，簡稱為3C），這是當時最完整的無線電天體目錄之一，目錄中一共有471個天體。這些無線電波天體就以3C加上流水號命名，3C 273就是這個目錄中第273

M60-UCD1星系距離我們大約5400萬光年，對于該星系為什么會擁有大質量黑洞與較小規模的問題，科學家認為M60-UCD1星系此前可能屬于一個質量更大的星系，外部結構被某種力量削去，所以只剩下了目前的狀態。通過對M60-UCD1星系的觀測，科學家也總結出矮星系演化的一種可能性途徑，即通過某個事件使大質量星系出現虧損，有些矮星系的前身可能為質量較大的星系。

因為它的質量太大了，前一段時間人類首張黑洞照片發布之后，立刻轟動了世界，并在網上引發了熱烈討論，引起了新一輪表情包制作狂潮。雖然照片有些看不清，但也已經證明了愛因斯坦的廣義相對論中的預言。據悉，這張照片光是沖洗就花了兩年時間。

M60-UCD1星系雖然距離地球5400萬光年，但是距離M60星系只有2.2萬光年，從命名上看也可以察覺到兩者之間的聯系，事實上M60-UCD1是M60的一個矮星系，后者是一個巨大的星系，擁有45億倍太陽質量的黑洞。

因為黑洞里面無法存在原子、中子、質子等常規結構的物質（被壓碎），黑洞里面是類似光子類型的巨大密實能量，由于光子都會被黑洞吞噬或束縛，黑洞的表面應該也覆蓋著一層能量極強的光子，當物體進入黑洞表面的瞬間，已經被烤焦氣化。 同時白洞、

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光為什么在黑洞時不是直線傳播？

洞是密度超大的星球,吸納一切,光也逃不了.(現在有科學家分析,宇宙中不存在黑洞,這需要進一步的證明,但是我們在學術上可以存在不同的意見)

補注：在空間體積為無限小（可認為是0）而注入質量接近無限大的狀況下，場無限強化的情況下黑洞真的還有實體存在嗎？

或物質的最終結局不是化為能量而是成為無限的場？

首先,對黑洞進行一下形象的說明:

黑洞有巨大的引力,連光都被它吸引.黑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。

再從物理學觀點來解釋一下:

黑洞其實也是個星球(類似星球),只不過它的密度非常非常大, 靠近它的物體都被它的引力所約束(就好像人在地球上沒有飛走一樣),不管用多大的速度都無法脫離。對于地球來說，以第二宇宙速度（11.2km/s）來飛行就可以逃離地球，但是對于黑洞來說，它的第三宇宙速度(16.7千米/秒)之大，竟然超越了光速，所以連光都跑不出來，于是射進去的光沒有反射回來，我們的眼睛就看不到任何東西，只是黑色一片。

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e799bee5baa6e58685e5aeb931333264636263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

“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。

等恒星的半徑小于一特定值（天文學上叫“施瓦西半徑”）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”，是指任何物質一旦掉進去，就再不能逃出，包括光。實際上黑洞真正是“*”的，等一會兒我們會講到。

黑洞的形成

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。

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，直至成為一個體積很小、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)，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。

特殊的黑洞

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。

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以吞噬物體，從而形成黑洞，詳情請看宇“宙黑洞論”。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。但物理黑洞的體積卻非常小，它可以縮小到一個奇點。

黑洞吸積

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.

爆炸的黑洞

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年做此語言時，整個科學界為之震動。黑洞曾被認為是宇宙最終的沉淀所：沒有什么可以逃出黑洞，它們吞噬了氣體和星體，質量增大，因而洞的體積只會增大，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，這種“霍金輻射”對大多數黑洞來說可以忽略不計，而小黑洞則以極高的速度輻射能量，直到黑洞的爆炸。

奇妙的萎縮的黑洞

當一個粒子從黑洞逃逸而沒有償還它借來的能量，黑洞就會從它的引力場中喪失同樣數量的能量，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。因此，黑洞將變輕變小。

沸騰直至毀滅

所有的黑洞都會蒸發，只不過大的黑洞沸騰得較慢，它們的輻射非常微弱，因此另人難以覺察。但是隨著黑洞逐漸變小，這個過程會加速，以至最終失控。黑洞委瑣時，引力并也會變陡，產生更多的逃逸粒子，從黑洞中掠奪的能量和質量也就越多。黑洞委瑣的越來越快，促使蒸發的速度變得越來越快，周圍的光環變得更亮、更熱，當溫度達到10^15℃時，黑洞就會在爆炸中毀滅。

關于黑洞的文章：

自古以來，人類便一直夢想飛上藍天，可沒人知道在湛藍的天幕之外還有一個碩大的黑色空間。在這個空間有光，有水，有生命。我們美麗的地球也是其中的一員。雖然宇宙是如此絢爛多彩，但在這里也同樣是危機四伏的。小行星，紅巨星，超新星大爆炸，黑洞……

黑洞，顧名思義就是看不見的具有超強吸引力的物質。自從愛因斯坦和霍金通過猜測并進行理論推導出有這樣一種物質之后，科學家們就在不斷的探尋，求索，以避免我們的星球被毀滅。

黑洞與地球毀滅的關系

黑洞，實際上是一團質量很大的物質，其引力極大（仡今為止還未發現有比它引力更大的物質），形成一個深井。它是由質量和密度極大的恒星不斷坍縮而形成的，當恒星內部的物質核心發生極不穩定變化之后會形成一個稱為“奇點”的孤立點（有關細節請查閱愛因斯坦的廣義相對論）。他會將一切進入視界的物質吸入，任何東西不能從那里逃脫出來（包括光）。他沒有具體形狀，也無法看見它，只能根據周圍行星的走向來判斷它的存在。也許你會因為它的神秘莫測而嚇的大叫起來，但實際上根本用不著過分擔心，雖然它有強大的吸引力但與此同時這也是判斷它位置的一個重要證據，就算它對距地球極近的物質產生影響時，我們也還有足夠的時間挽救，因為那時它的“正式邊界”還離我們很遠。況且，恒星坍縮后大部分都會成為中子星或白矮星。但這并不意味著我們就可以放松警惕了（誰知道下一刻被吸入的會不會是我們呢？），這也是人類研究它的原因之一。

恒星,白矮星,中子星,夸克星,黑洞是依次的五個密度當量星體,密度最小的當然是恒星,黑洞是物質的終極形態,黑洞之后就會發生宇宙大爆炸,能量釋放出去后,又進入一個新的循環.

另外黑洞在網絡中指電子郵件消息丟失或Usenet公告消失的地方。

黑洞名稱的提出

黑洞這一術語是不久以前才出現的。它是1969年美國科學家約翰·惠勒為形象描述至少可回溯到200年前的這個思想時所杜撰的名字。那時候，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。它是名符其實的——在空間中的黑的空洞。幾年之后，法國科學家拉普拉斯侯爵顯然獨自提出和米歇爾類似的觀念。非常有趣的是，拉普拉斯只將此觀點納入他的《世界系統》一書的第一版和第二版中，而在以后的版本中將其刪去，可能他認為這是一個愚蠢的觀念。（此外，光的微粒說在19世紀變得不時髦了；似乎一切都可以以波動理論來解釋，而按照波動理論，不清楚光究竟是否受到引力的影響。）

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。

為了理解黑洞是如何形成的，我們首先需要理解一個恒星的生命周期。起初，大量的氣體（大部分為氫）受自身的引力吸引，而開始向自身坍縮而形成恒星。當它收縮時，氣體原子相互越來越頻繁地以越來越大的速度碰撞——氣體的溫度上升。最后，氣體變得如此之熱，以至于當氫原子碰撞時，它們不再彈開而是聚合形成氦。如同一個受控氫彈爆炸，反應中釋放出來的熱使得恒星發光。這增添的熱又使氣體的壓力升高，直到它足以平衡引力的吸引，這時氣體停止收縮。這有一點像氣球——內部氣壓試圖使氣球膨脹，橡皮的張力試圖使氣球縮小，它們之間存在一個平衡。從核反應發出的熱和引力吸引的平衡，使恒星在很長時間內維持這種平衡。然而，最終恒星會耗盡了它的氫和其他核燃料。貌似大謬，其實不然的是，恒星初始的燃料越多，它則燃盡得越快。這是因為恒星的質量越大，它就必須越熱才足以抵抗引力。而它越熱，它的燃料就被用得越快。我們的太陽大概足夠再燃燒50多億年，但是質量更大的恒星可以在1億年這么短的時間內用盡其燃料， 這個時間尺度比宇宙的年齡短得多了。當恒星耗盡了燃料，它開始變冷并開始收縮。隨后發生的情況只有等到本世紀20年代末才初次被人們理解。

1928年，一位印度研究生——薩拉瑪尼安·強德拉塞卡——乘船來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。（據記載，在本世紀20年代初有一位記者告訴愛丁頓，說他聽說世界上只有三個人能理解廣義相對論，愛丁頓停了一下，然后回答：“我正在想這第三個人是誰”。）在他從印度來英的旅途中，強德拉塞卡算出在耗盡所有燃料之后，多大的恒星可以繼續對抗自己的引力而維持自己。這個思想是說：當恒星變小時，物質粒子靠得非常近，而按照泡利不相容原理，它們必須有非常不同的速度。這使得它們互相散開并企圖使恒星膨脹。一顆恒星可因引力作用和不相容原理引起的排斥力達到平衡而保持其半徑不變，正如在它的生命的早期引力被熱所平衡一樣。

然而，強德拉塞卡意識到，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*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。強德拉塞卡計算出；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。（這質量現在稱為強德拉塞卡極限。）蘇聯科學家列夫·達維*奇·蘭道幾乎在同時也得到了類似的發現。

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強德拉塞卡極限小，它最后會停止收縮并終于變成一顆半徑為幾千英哩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英哩左右，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，質量比強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。怎么知道它必須損失重量呢？即使每個恒星都設法失去足夠多的重量以避免坍縮，如果你把更多的質量加在白矮星或中子星上，使之超過極限將會發生什么？它會坍縮到無限密度嗎？愛丁頓為此感到震驚，他拒絕相信強德拉塞卡的結果。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——愛丁頓的敵意使強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。

強德拉塞卡指出，不相容原理不能夠阻止質量大于強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，奧本海默本人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。

現在，我們從奧本海默的工作中得到一幅這樣的圖象：恒星的引力場改變了光線的路徑，使之和原先沒有恒星情況下的路徑不一樣。光錐是表示光線從其頂端發出后在空間——時間里傳播的軌道。光錐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。當該恒星收縮時，其表面的引力場變得很強，光線向內偏折得更多，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時，表面的引力場變得如此之強，使得光錐向內偏折得這么多，以至于光線再也逃逸不出去 。根據相對論，沒有東西會走得比光還快。這樣，如果光都逃逸不出來，其他東西更不可能逃逸，都會被引力拉回去。也就是說，存在一個事件的集合或空間——時間區域，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。現在我們將這區域稱作黑洞，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。

當你觀察一個恒星坍縮并形成黑洞時，為了理解你所看到的情況，切記在相對論中沒有絕對時間。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。

但是由于以下的問題，使得上述情景不是完全現實的。你離開恒星越遠則引力越弱，所以作用在這位無畏的航天員腳上的引力總比作用到他頭上的大。在恒星還未收縮到臨界半徑而形成事件視界之前，這力的差就已經將我們的航天員拉成意大利面條那樣，甚至將他撕裂！然而，我們相信，在宇宙中存在質量大得多的天體，譬如星系的中心區域，它們遭受到引力坍縮而產生黑洞；一位在這樣的物體上面的航天員在黑洞形成之前不會被撕開。事實上，當他到達臨界半徑時，不會有任何異樣的感覺，甚至在通過永不回返的那一點時，都沒注意到。但是，隨著這區域繼續坍縮，只要在幾個鐘頭之內，作用到他頭上和腳上的引力之差會變得如此之大，以至于再將其撕裂。

羅杰·彭羅斯和我在1965年和1970年之間的研究指出，根據廣義相對論，在黑洞中必然存在無限大密度和空間——時間曲率的奇點。這和時間開端時的大爆炸相當類似，只不過它是一個坍縮物體和航天員的時間終點而已。在此奇點，科學定律和我們預言將來的能力都失效了。然而，任何留在黑洞之外的觀察者，將不會受到可預見性失效的影響，因為從奇點出發的不管是光還是任何其他信號都不能到達他那兒。這令人驚奇的事實導致羅杰·彭羅斯提出了宇宙監督猜測，它可以被意譯為：“上帝憎惡裸奇點。”換言之，由引力坍縮所產生的奇點只能發生在像黑洞這樣的地方，在那兒它被事件視界體面地遮住而不被外界看見。

科學家說宇宙中最重的物質是黑洞,科學家是從哪是獲得的資料呢?

在北斗七星的旁邊，大熊座的“熊頭”附近，有一個形狀不倫不類的M82星系。直徑達1200萬光年的M82星系，有一條黑色縫隙橫貫其中，所以它得到了一個“破裂星系”的綽號。這條黑色縫隙實際上是一個由混雜塵埃的氣體構成的，而M82星系本身是一個標準的“透鏡”型星系。M82星系具有顯著的特征，其中心部位以超過別的星系數千倍的速度誕生著新的恒星。最近在被稱為“星爆”的M82星系中，天文學家發現了奇異的天體。釋放千倍于太陽的能量。

1997年，日本京都大學的一個研究小組使用X射線觀測衛星發現M82星系內的一個天體，從非常有限的空間發出大量X射線，這個天體主要放射3000電子伏特的高能X射線，其光度達到太陽全部光度的千萬倍。

為了搞清這個天體的真實面目，科學家立即著手進行了反復達9次的觀測，對可信數據的分析結果表明，這個天體在短短幾天的時間里，其光度就發生了幾倍的變化。這個天體光度的變化情況被美國麻省理工學院和內華達大學的科學家于1999年同時觀測到。它的光度變化的直接原因目前還無法確定，但是卻為科學家了解這一奇異天體的本來面目，提供了極其珍貴的數據，因為根據這些數據能夠算出這個天體的大小，它的直徑約為太陽與地球距離的數十倍，也就是說，它的大小充其量相當于太陽系。從如此小的區域內居然能夠釋放出相當于太陽1000萬倍的能量，從現代物理學可知其唯一的可能就是黑洞。M82星系中黑洞的質量。

“黑洞”是根據廣義相對論預言存在的天體，它憑著自身的引力把空間中的一切“禁閉”起來。黑洞的大小若用質量相比較的話，那么具有太陽質量的黑洞，其半徑只有3公里。黑洞把一切物質吸入，連光都不可能逸出。而M82星系中的黑洞卻噴釋出大量能量，這的確是異乎尋常的。事實上，當物質被吸入黑洞的“地平線”下之前，黑洞極強的引力場引起了超高速運動，由此釋放出巨大能量。其原理與水力發電相似，在水力發電中，下落的勢能轉化為電能。對黑洞來說，因引力下落的能量由于摩擦轉變為熱能，并最終轉變為光能。

事實上，對被稱為“X射線雙星”的天體的觀測表明，氣體被吸入黑洞后釋放出的是光放射。黑洞是與中子星或是巨星構成彼此繞轉的雙星，從巨星流出的氣體在旋轉著落入黑洞或中子星時，會放出大量X射線。在這種情況下黑洞具有太陽的質量，若具有8倍于太陽的質量，那便是超新星爆發后的殘存物。中子星是僅由中子構成的天體，比黑洞要大上數倍。

迄今為止已知的X射線雙星系統最亮者達到太陽光度的100萬倍程度，M82星系發現的X射線天體在此基礎上又增高了10倍。由此估計這個黑洞的質量約為太陽的460倍到最大為1億倍。總之，這個黑洞的質量很可能遠遠超過了太陽。這說明，在M82星系發現的是待636f7079e799bee5baa6e79fa5e9819331333332636338確認的黑洞，而不單純是超新星爆發后殘存物。

M82星系發現的待確認黑洞在研究宇宙中存在的巨大黑洞起源的時候，具有極重大的意義。決定性的證據

近幾年，有觀測報告說在銀河系中心似乎存在巨大黑洞，所謂“巨大黑洞”是指質量超過太陽100萬倍以上的黑洞。如果存在巨大黑洞，那么在它周圍的物質亦應當像繞太陽旋轉的行星那樣，遵循“開普勒行星運動三定律”，哈勃太空望遠鏡就在NGC4261、室女座M84星系、室女座M87星系等星系中心發現了高速旋轉的氣體。

根據開普勒定律，氣體的旋轉速度應與其圍繞天體的質量的平方根成正比，與旋轉半徑的平方根成反比。如果能夠確定旋轉速度和半徑，就能求出那個天體的質量，NGC4261旋轉半徑為300光年以內，質量約為太陽質量的20億倍；M84星系旋轉半徑為30光年以內，質量約為太陽質量的3億倍；M87星系旋轉半徑為15光年以內，質量約為太陽質量的30億倍。計算結果應當說是令人吃驚的！10億倍太陽質量的黑洞的半徑大約為10天文單位，也就是1光年的一萬分之一。所以，哈勃太空望遠鏡的觀測結果與黑洞的半徑相比較，還沒有把握住黑洞的外側。

1995年，有關科學家與美國史密森尼安天文臺合作，使用超長基線電波干涉儀群觀測獵犬座NGC4258星系的中心區域，發現在NGC4258星系中心僅0．3光年的區域內，就存在相當太陽質量3600萬倍的質量，而且獲得了迄今為止最精確的旋轉速度。由此，星系中心存在巨大黑洞的可能幾乎轉瞬間便具有了可能性。同年，科學家們進行了對確認巨大黑洞具有決定意義的觀測，證據是通過日本的X射線天文衛星觀測得到的，觀測對象是名為“MCG—6—30—15”的一個活躍星系。觀測結果表明，來自這個星系中心的X射線發生了“引力紅移”，這是非黑洞無法解釋的。

所謂“引力紅移”是在強引力作用下，時間似乎變慢的可用廣義相對論解釋的現象，在這種現象中光波長變長。這個現象被確認其意義就相當于直接觀測到黑洞。科學家從此得到了巨大黑洞存在的強有力的證據。任何星系都存在巨大黑洞。

如果巨大黑洞只是存在于特定的星系的話，那么巨大黑洞可能就是這種特定星系特殊演化的結果。但是最近的觀測資料開始表明大部分星系的中心都存在巨大黑洞。在宇宙中存在著在一種在相當于星系大小一萬分之一以下區域，卻釋放出100個星系具有的能量的天體，這就是“類星體”。這是一種距離我們極其遙遠的天體，距離近者離地球也有20億光年之遙。從1962年第一個類星體被發現以來，這種天體的真實面目仍是待揭之謎。圍繞類星體巨大能量的來源，科學家提出了形形色色的理論和假說，而最終具有生命力的是巨大黑洞之說。

斗轉星移，1997年，哈勃太空望遠鏡首次觀測證實，類星體處于星系的中心部位，是星系的核心。在那里極有可能存在巨大黑洞。但是此說難圓，迄今發現的類星體大約只有星系數目的百分之一，僅僅以此為依據還不能認為任何星系都存在巨大黑洞。

隨著周密觀測的進行，科學家們始知以往了解的“塞弗特星系”與類星體在光譜方面有種種類似。“塞弗特星系”的能量規模比類星體要小得多。“塞弗特星系”有Ⅰ型與Ⅱ型之分，與類星體光譜相似的為Ⅰ型。對“塞弗特星系”來說，除去其中心區域的特殊類型，一般是漩渦星系和棒旋星系，比類星體的數目多得多，達10倍以上。類星體和“塞弗特星系”總稱為“活動星系核”，科學家又進一步發現了“活動星系核”的“兄弟”———“射電星系”和“活動星系”。最近，科學家在超過半數的星系中發現了衡量星系核心活動程度的“低電離狀態發光區域”。

科學家認為，能夠將活動星系核用巨大黑洞和旋轉著被吸入黑洞氣體盤旋建立一個模型。根據這個模型，星系核活動性的差別由黑洞的大小和單位時間被吸入黑洞的氣體量決定。為了說明多種星系核的活動性，巨大黑洞的質量必須達到太陽質量的1000萬倍到10億倍的程度。質量居中的新類型黑洞。

如果我們認定幾乎所有的星系中心都無一例外地存在巨大黑洞的話，那么這種現象是如何形成的呢，對于這個問題科學家們還沒有掌握明確的答案，獲得答案的關鍵也許就在尚待確認的M82星系中的黑洞。

通過光度變化發現的M82星系的待確認黑洞的最大質量大約是太陽質量的上億倍。但是這其中存在一個令人不解的事實──M82星系的待確認黑洞不在星系的旋轉中心，而在距旋轉中心400光年之遙的位置。如果它具有太陽1億倍的質量，那么這個黑洞的引力將占支配地位，它周圍的一切都應當以黑洞為中心旋轉，不能想象這個黑洞在圍繞別的什么旋轉。由此可知，這個黑洞并沒有那么巨大，它很可能是質量居中的新類型，是質量為太陽100倍到100萬倍的中間質量黑洞。

科學家對M82星系進行了空前精確的觀測，1999年，美國航空航天局的科學家發表了新的觀測報告，他們獲得的證據表明，一個質量為太陽100倍到1萬倍的黑洞在距星系中心約1000光年的位置旋轉。他們在對39個星系觀測中發現其中21個星系中有這種中間質量的黑洞。如果事實果真如此，那么它將成為解開星系中心巨大黑洞之謎的重要線索。巨大黑洞如何形成尚無定論。

正如前面談到的，科學家認為質量相當于太陽的黑洞是超新星爆發的結果，但是對于巨大黑洞的起源，目前還沒有定論。巨大黑洞是怎樣形成的呢？

達到太陽質量100萬倍的天體，其半徑會凝縮至0．01光年以下，成為一千萬分之一光年大小的中間質量黑洞。在質量為太陽100萬倍的天體中有“球狀星團”。球狀星團在宇宙中存在的天體中密度之大異乎尋常，但是球狀星團大小達數十光年，無論如何不能成為黑洞。在球狀星團中作為超新星爆發的殘存物存在質量相當于太陽的黑洞。但是如此小的黑洞逐漸構成了雙星，要演化成一切都被吞并其中的中間質量黑洞，需要比宇宙年齡更長的時間，所以球狀星團今天依然固我。

在“星爆”里正以迅猛的速度生成著新的恒星，同時超新星爆發也呈猛烈之勢，結果質量相當太陽的黑洞理當比一般星系存在得更多。那么這些黑洞吸聚周圍氣體逐步變大成為中間質量黑洞，難道不存在中間質量黑洞彼此聚合成為巨大黑洞的可能嗎？不過計算可知，即使用宇宙年齡同樣時間來集聚氣體，質量也不過只能增加百分之幾。黑洞合而為一的概率在球狀星團的情況下要低得多。解決疑問的關鍵何在？

那么，巨大黑洞不會由小黑洞聚合而成，就沒有突然形成中間質量黑洞的途徑了嗎？要存在這種可能關鍵之處在于是否能把具有太陽質量100萬倍的天體凝縮至0．01光年以下的空間。作為一種可能性，美國哈佛大學的科學家提出了一種新的設想：在宇宙誕生之初由大質量的天體產生了中間質量的黑洞。科學家們把這個過程用計算機進行了模擬，結果顯示，在宇宙誕生30萬年時，大質量天體中發生了電離，大小凝縮至0．01光年以下。此時，宇宙中清澈無比，光能夠通行無阻。由此產生的黑洞質量約為太陽的10萬倍到100萬倍，基本上是在與星系無關的空間形成的。

如此大小的黑洞與星系遭遇，在力學的摩擦效果作用下，黑洞便落入星系的中心。如果落入星系中心的黑洞一年間會附著一個太陽質量的物質的話，1億年后就會擁有1億倍以上太陽質量，從而成為巨大黑洞。以類星體的能量來說，如此規模的質量附著是必不可少的。但是這種模型也不能完全自圓其說。考慮到一般的宇宙模型，以這種機理形成的黑洞的數目比星系的數目要少得多。因此在理論上，形成巨大黑洞的確切過程應當說仍未明了，所以具有中間質量、圍繞星系中心旋轉的M82星系黑洞，是非常耐人尋味的。關鍵問題在于求出M82星系黑洞的準確質量，并搞清其形成的過程。這些問題的解決對于揭開巨大黑洞之謎，具有決定性的意義。巨大黑洞仍是待揭之謎。

巨大黑洞的起源之謎直到今天仍包裹在重重迷霧之中，說不清道不明。黑洞是如何越變越大的，巨大黑洞又與星系的誕生和演化具有怎樣的關系，需要解釋的疑問還多得很。1995年，美國夏威夷大學和密執安大學的幾位科學家，在研究了巨大黑洞起源的問題后，發表了非常有趣的分析結果。

他們將巨大黑洞的觀測結果針對某一天體，把黑洞的質量與星系“鼓包”進行了比較。所謂星系“鼓包”指的是處于星系中心呈球狀分布的古老恒星的集團。結果表明，這個比例大約是1000∶1，就算黑洞的質量有變化，但這個比例都沒有明顯變化。星系“鼓包”在構造上與星系盤有所不同，橢圓星系幾乎都是由“鼓包”構成的。

若美國科學家發現的關系具有普遍意義，黑洞的形成便很可能與星系“鼓包”的形成有密切關系。星系“鼓包”是由星系形成初期的“星爆”形成的———

這一假說現在比較有說服力。巨大黑洞也與“星爆”有關嗎？新類型的黑洞是在M82星系被發現的，而它也是“星爆”。

“星爆”、星系形成、星系“鼓包”、活動星系核，以及中間質量黑洞和巨大黑洞，在這一系列組合之后，最終能夠描繪出的到底是什么呢？

在星系中，仍然隱藏著許多的謎團。

星系級巨型黑洞是什么形成的

對于恒星級黑洞（由恒星坍縮形成的黑洞）和星系級黑洞（星系中央的巨型黑洞），沒人知道里面是什么樣子，連里面物質的存在狀態都不知道。因為一是所知有現有的物理定律在黑洞邊界處失效，二是黑洞視界里面所有的信息（包道括各種輻射）都傳不到外面。我們只能知道黑洞視界以外是什么樣子。有人認為我們的宇宙本身就是一個黑洞。如果真是這樣，那這個超巨型黑洞的里面是什么樣子就知道了－－－就是我們從地球上看到的宇宙的樣子。

天上的星星是什么？

星星指的是肉眼可見的宇宙中的天體。星星內部的能量的活動使星星變的形狀不規則。星星大致可分為行星、恒星、彗星、白矮星等。

星星的亮度常用星等來表示。星星越亮，百星等越小。最亮的行星是金星，最快的恒星運行速度每小時超過240萬千米，H1504+65是最熱的白矮星。

擴展資料：

1、星星按種類分：恒星，行星，衛星，矮行星（此分類只在太陽系），小天體（小行星，彗星等）

2、恒星按階段分：新星，主序星，紅巨星，超新星（分為以下幾種）-1白矮星，2中子星；3黑洞

3、恒星按大小分：（褐紅）矮星，（藍，藍白，黃，紅）巨星，（藍，紅）超巨星

4、恒星按光譜分：O、B、A、F、G、K、M及附加的R、N、S等類型

5、恒星按組合分：單星，雙星，聚星和星團

6、恒星其他分類：非變星，變星

7、變星分為：造父變星，食變星

8、行星按組成和體積分為：類木行星，類地行星

參考資料來源：百度百科度-星星

參考資料來源：百度百科-星體

巨型黑洞的產生原理

已經知道三種這樣的過程。第一種是已在第15章提到過的早期宇宙中團塊的凝縮；

第二種是由于作為黑洞特征性質之一的質量不可逆增長的趨向（對現在的情況，微型黑

洞的量子蒸發當然完全可以忽略），條件是周圍環境的物質足夠豐富，因而一個由超新

星產生的初始質量為10M的“恒星級種子”能夠長成巨型黑洞；第三種則是由恒星團的

引力坍縮而直接形成。

除了可能的原初起源之外，巨型黑洞的形成需要大量的以恒星或星際氣體形式存在

的物質，還需要這些物質被*在一個足夠小的區域內，因而其演化過程是由引力支配

的。宇宙中物質在星系里的集中程度遠勝于星系際空間（至少能發光物質是如此），而

星系內物質最集中的部分是其核心。假若有巨型黑洞，則星系核心是首先應該搜尋的去

處，且從我們的銀河系開始吧。

銀河系是一個直徑10萬光年，厚300光年的盤，正好與密紋唱片直徑和厚度的比例

一樣。銀河系中心是一個大的隆起區，即所謂核球，盤和核球都被包在被稱為曼的稀薄

得多的恒星球中。

銀河系里大約有1000億顆恒星，大部分是在盤里。太陽的位置比較靠外，距離銀河

系中心約3萬光年。盤里除恒星外還有氣體和塵埃。盤中物質的分布很不均勻，在旋臂

里比在別處密集得多，正是這些旋臂給出銀河系的特征形狀。

盤在不斷地經受著動力學和化學的轉變。旋臂在轉動和變形，臂中巨大的氫分子云

里誕生出恒星；較大質量的恒星迅速地演化成為超新星爆發，并把復雜的化學元素散布

到周圍空間，這些元素又被吸收到新一代恒星之中。與之相反，暈是寂靜的，保持著星

系的原始風貌。暈中的氣體已消散殆盡，只有可能是150億年前與星系一同形成的老邁

恒星。所有的大質量恒星早已爆發，留下中子星，也許還有黑洞。中等質量的恒星已經

離開了主序階段，其中一些已經變成白矮星；另外的正在經歷著e799bee5baa6e79fa5e98193e58685e5aeb931333361303032大動蕩，那就是脈動的

紅巨星，光度很大而又在起伏變化。最后，暈中還有許多低質量星，它們很節儉地使用

著自己的氫燃料，還將存活很長的時間。

曼的最重要特征不是居住其中的恒星的性質，而是恒星作為球狀星團而聚集在一起

的方式。