本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
1.黑洞一般被認為是由一顆中子星自身坍縮開始成的，如此，若星系的中心是由一個超大質量的黑洞提供能量的話，那麼它仍是由中子星引起的嗎？如果是這樣，多大質量的中子星才能形成黑洞呢？
實際上有幾種不同的方式能形成黑洞。其中一個你提及到的可能性就是，足夠多的物質堆積在一個中子星或其他物體上，導致它超過某個臨界質量而坍塌形成一個黑洞。黑洞也可以在恆星死亡（在「超新星」爆炸中）時形成，或者在兩個或兩個以上的物體（恆星、中子星或黑洞）相互環繞並最終碰撞時形成，或者在宇宙生命早期的其他機制中形成。
天文學家們實際上並不確定超大質量黑洞是如何形成的。不過，並不是由一顆巨大的中子星坍塌形成的……如果中子星大於一定的尺寸，它就不可能存在——它會坍縮形成黑洞。它變成黑洞的大小比超大質量黑洞的大小要小得多。然而，超大質量黑洞在最初的時候有可能很小。隨著時間的推移，其他恆星和氣體與黑洞結合，使它變得更大，直到它成為我們現在所觀察到的巨大黑洞。
2. 有黑洞把自己吸進去的例子嗎？有沒有可能發生這種情況？
黑洞不能吸入自己，但它可以吸收其他黑洞（以及吸收氣體、塵埃和恆星）。當一個黑洞吞噬另一個黑洞（或其他任何東西）時，它會變得更大，這是產生質量比我們的太陽大數百萬倍的超大質量黑洞的方法之一，通常會在星系中心發現這類黑洞。此外，黑洞合併會產生「引力波」，即從黑洞向外擴散的空間漣漪，這些引力波在地球上能被觀測到（至少在原則上是這樣——靈敏到足以測量它們的實驗才剛剛開始）。
3.我想知道當物質被吸入黑洞時，它去了哪裡？還有，白洞的物質是從哪裡來的？這些有什麼聯繫嗎？
任何在黑洞表面消失的物質都會使黑洞變得更大。在黑洞表面內，物質可能會不斷向黑洞的中心下落。當它到達中心時會發生什麼，我們真的不知道。幾年前，人們認為到達黑洞中心的物質可能從 「白洞」被拋出，在宇宙的其他地方重新出現。目前還沒有發現關於白洞存在的有力證據，它們可能不存在。
4.白洞存在嗎？
謝謝你提出關於黑洞的有趣問題。正如你在問題中提到的，黑洞的引力是如此強大，以至於任何離它太近的東西都無法逃脫。「黑洞表面」是離黑洞最近的仍然可以逃逸的地方（但是當你接近黑洞表面時，逃逸的難度會變得更大）。如果你到達了表面或者穿越了它，你就無法逃脫——即使你以光速旅行（這是可能的最高速度）。
既然沒有任何東西可以逃脫黑洞表面，我們就永遠無法看到裡面發生了什麼——這是一種「宇宙監督」。如果你不幸掉入一個非常大的黑洞，你可能會輕而易舉地飄過黑洞表面（儘管不可能再返回），然後你會發現自己向中心的「奇點」跌落。當你接近奇點時，強大的引力會把你拉長得像義大利麵一樣，而當你到達奇點時，你會被壓扁。不幸的是，我們所知道的物理定律在奇點都不起作用（當一切都被擠壓成一個點時）。有很多正在進行的研究去找出一個新的引力理論來解釋在奇點處發生的事情。
然而，如果黑洞在旋轉，事情可能沒那麼糟糕。有一種理論認為，一個旋轉的黑洞可能在中心存在一座「愛因斯坦-羅森」橋（有點像隧道），從黑洞的中心通向另一個宇宙的「白洞」的中心。所以，藉助一艘非常堅固的宇宙飛船，你可能可以進入一個黑洞，然後從另一個宇宙的白洞裡出來。「白洞」和黑洞是相對的，沒有「黑洞表面」，所以你可以看到中心的奇點——我們可以看到一些我們的物理理論無法解釋的東西。如果它們確實存在，白洞應該很容易被探測到，但它們從未被發現過。大多數物理學家認為白洞不存在，落入黑洞的物體在奇點處被壓扁使黑洞變大一點。
5．我一直想知道的一個問題是，如果兩個黑洞或中子星靠得很近，會發生什麼？
如果兩個黑洞互相環繞（可能是因為它們的起源恆星互相環繞），那麼它們就會逐漸地螺旋靠近，直到合併。這個原因與廣義相對論有關。在廣義相對論中，我們把時空想像成一個沒有任何質量的平坦的橡膠。如果你添加一個質量，那麼時空就會扭曲，就像你添加一個保齡球，橡皮薄片就會凹陷一樣。現在想像你有兩個保齡球在附近，彼此環繞。他們會在薄片上產生漣漪帶走能量，而保齡球會逐漸靠近直到碰撞為止。同樣地，兩個黑洞（或任何其他兩個質量）圍繞彼此運行，會在時空中產生漣漪，即所謂的引力波。這些漣漪帶走了能量，導致黑洞越來越近，直到它們撞擊。
結果如何？一個單獨的大黑洞！黑洞可以以這種方式合併，但它們永遠不會分裂。現在已經有好幾種儀器存在或計劃用於尋找時空漣漪的跡象。這些粒子非常小，但有可能被探測到。
出於同樣的原因，兩顆相互繞轉的中子星也會螺旋靠近。然而，由於中子星有表面，當它們撞擊時，可能會產生比引力輻射更多的東西。事實上，有些人認為這將會產生在伽馬射線中可能看到的輻射。兩顆中子星合併後的殘餘物的質量有很可能太大，無法作為中子星存在，然後會坍縮成黑洞。
作者： Cole Miller
FY: kayan
如有相關內容侵權，請於三十日以內聯繫作者刪除
轉載還請取得授權，並注意保持完整性和註明出處