別讓這個名字欺騙了你：黑洞絕不是真空。相反，它是將大量的物質壓縮到一個非常小的區域內——想像一顆太陽質量十倍的恆星被擠進一個大約有紐約市直徑的球體中。其結果是產生了一個強大的引力場，以至於任何東西，甚至是光，都無法逃脫。近年來，NASA的儀器繪製了一幅關於這些奇怪物體的新圖像，對許多人來說，它們是太空中最迷人的物體。
強烈的X射線耀斑被認為是由一個吞噬恆星的黑洞引起的。
圖源：science.nasa
在太空中存在質量和密度極大的物體以致於光都無法逃逸，這種想法已經存在了幾個世紀。最著名的是，愛因斯坦的廣義相對論預言了黑洞的存在。該理論表明，當一個大質量恆星死亡時，它會殘留下一個小而緻密的核心。方程顯示，如果核心的質量是太陽質量的三倍以上，重力會壓倒所有其他的力，產生一個黑洞。
黑洞的模擬圖像.
科學家不能用探測x射線、光或其他形式電磁輻射的望遠鏡直接觀測黑洞。然而，我們可以推斷出黑洞的存在，並通過探測其對附近其他物質的影響來研究它們。例如，如果黑洞穿過星雲，它將在一個被稱作吸積的過程中把物質吸進內部。如果一顆普通恆星經過黑洞附近，也會發生類似的過程。在這種情況下，黑洞會將恆星拉向自身，並將其撕裂。當被吸引的物質加速並升溫時，它會向太空中輻射X射線。發現提供了一些誘人的證據，表明黑洞對它們周圍的鄰居有巨大的影響——釋放出強大的伽馬射線爆，吞噬附近的恆星，在一些地區刺激新恆星的生長，而在另一些地區則使其停滯。
恆星的終結就是黑洞的開始
大多數黑洞是在死於超新星爆炸中的大恆星的殘骸中形成的。（較小的恆星變成緻密的中子星，它們的質量不足以捕獲光）如果恆星的總質量足夠大（大約是太陽質量的三倍），從理論上可以證明，沒有任何力量能阻止恆星在重力的影響下坍縮。然而，當恆星坍縮時，一件奇怪的事情發生了。當恆星的表面接近一個被稱為「事件視界」的假想表面時，相對於遠處觀測者的時間，恆星上的時間變慢了。當表面到達事件視界時，時間靜止，恆星不再坍縮——它變成一個凍結坍縮的物體。
天文學家已經確定了一個已知的最小黑洞.
更大的黑洞甚至可能是恆星碰撞的結果。在2004年12月發射後不久，美國國家航空航天局的雨燕望遠鏡觀測到被稱為伽馬射線爆的強大的閃光一閃而逝。錢德拉和美國國家航空航天局的哈勃望遠鏡不久後從這次爆炸事件的「餘暉」中收集數據。天文學家綜合觀測結果得出結論：當黑洞和中子星相撞時，會產生強大的爆炸，並產生另一個黑洞。
嬰兒和巨人
雖然黑洞的基本形成過程是可以理解的，但黑洞科學中一個長期存在的謎團是，它們似乎以兩種截然不同的大小尺度存在。一方面，有無數的黑洞是大質量恆星的殘餘。這些遍布宇宙的「恆星質量」黑洞通常是太陽質量的10到24倍。當另一顆恆星離黑洞足夠近，它周圍的一些物質會被黑洞的引力捕獲，並在這個過程中產生大量的X射線，天文學家就會發現它們。然而，大多數恆星黑洞的生命都是孤立的，不可能被探測到。從大到足以產生黑洞的恆星數量來判斷，科學家估計，僅在銀河系中就有多達1000萬到10億個這樣的黑洞
在大小族譜的另一端是被稱為「超大質量」黑洞的巨型黑洞，是太陽質量的幾百萬甚至幾億倍。天文學家認為，超大質量黑洞位於幾乎所有大型星系的中心，甚至包括我們的銀河系。天文學家可以通過觀察它們對附近恆星和氣體的影響來探測它們。
這張圖表顯示了超高密度宇宙天體的相對質量
歷史上，天文學家一直認為沒有中等大小的黑洞存在。然而，來自錢德拉、XMM望遠鏡和哈勃望遠鏡的證據加強了中型黑洞確實存在的觀點。形成超大質量黑洞的一種可能的機制涉及到緊密星團中恆星碰撞的連鎖反應，這導致了超大質量恆星的形成，然後坍塌形成中等質量的黑洞。然後星團沉到星系的中心，在那裡中等質量的黑洞合併形成一個超大質量的黑洞。
作者： nasa
FY: 飛天鍋靐
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