黑洞是什么?

黑洞（Black hole）是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种超高质量天体，由于类似热力学上完全不反射光线的黑体，故名为黑洞。目前公认的理论认为，黑洞只有三个物理量可以测量到：质量、电荷、角动量。

黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而“死亡”后，发生引力坍缩产生的。黑洞的质量极其巨大，而体积却十分微小，它产生的引力场极为强劲，以致于任何物质和辐射在进入到黑洞的一个事件视界（临界点）内，便再无力逃脱，就连传播速度最快的光（电磁波）也逃逸不出。

力学知识告诉我们，万有引力无处不在，它和物体的质量成正比、距离的平方成反比。那么，任何一个恒星各个部分之间当然也是存在万有引力的。但是，恒星之所以能够维持一个较大的球形而没有被万有引力吸引得“塌缩”下去，是由于存在其他的力与引力抗衡，这个力就是恒星内部热核反应加热气体产生的膨胀力。

热核反应的基本过程是将较轻的氢原子合并成较重的氦原子，在这一过程中会释放出大量的热量。等到核燃料逐渐耗尽的时候，恒星也就开始衰老，濒临死亡了。这时，气体就会逐渐冷却下来，与引力相抗衡的气体压力因而就会大大减小。于是，恒星的外周部分在强大的万有引力作用下迅速向中心塌缩，恒星的体积迅速缩小。在塌缩过程中，恒星内部会形成反弹激波，恒星外层的气体会在反弹激波的作用下爆炸，将一部分气体抛到宇宙空间中。根据情况的不同会产生超新星爆发或伽马射线暴现象。

1、白矮星

　　下一步的命运取决于原先恒星的质量。如果原先的恒星质量较小，坍缩核心小于1.4个太阳质量，当恒星缩小到一定程度后，一种叫做“电子简并压力”(见注释)的力能够与引力抗衡，星体于是停止塌缩。这时形成的星体叫“白矮星”。这种星体表面仍然存在少量可燃烧物质，但是温度非常高，所以颜色很“白”。再加上这种形体体积很小，即“很矮”，所以叫做白矮星。

2、中子星

　　如果爆发前恒星的质量比较大，坍缩核心大于1.4个太阳质量但小于3.2个太阳质量，引力就会更强一些，这时电子简并压力也无法与引力抗衡，恒星会进一步塌缩。这时另一种力——“中子简并压力”出现并发挥作用，能够与引力达到平衡。星体于是停止塌缩。这时形成的星体叫做“中子星”。中子星中大部分物质都是由中子构成的，中子和中子之间空隙很小，故中子星密度非常大：它的半径只有10公里，但是质量却达到太阳质量的2倍!

3、黑洞

　　如果爆发恒星坍缩核心高于3.2个太阳质量，引力会非常强，即使是中子简并压力也无法与之平衡，于是恒星只能进一步地塌缩下去，变成一个黑洞!

超新星爆发效果图

恒科学家通过详细的研究表明，对于坍缩核心大于3.2个太阳质量的恒星，它们演化的最终结局虽然都是黑洞，但却有两种截然不同的具体表现：一是超新星爆发，二是伽马射线暴。恒星到底表现为哪种方式，取决于恒星的初始物理状态，比如旋转的快慢。旋转慢的大质量恒星死亡后会发生超新星爆发;而旋转快的则会形成一个强大的“喷流”，也就是伽马射线暴。超新星爆发与伽马射线暴两种爆发的总能量相差无几，区别在于前者较为“温和”，即这些能量是在较长的时间里爆发,而且向不同方向喷出，而后者非常剧烈，在极短时间里——从不到1秒到几百秒——就发出巨大的能量, 而且集中在一个方向上。到目前为止，伽马射线暴是人们所观察到的宇宙中最剧烈的爆发现象。它是上世纪60年代才偶然发现的比较新的天文现象，关于它的起因仍是一个谜，因此这是目前天体物理研究的一个热点。

由于黑洞观测有实际的困难度存在，宣称某个星体是黑洞者，通常都只给出几张模糊的照片或部分的数据，黑洞的所有特征无法全面验证，一般媒体报道实际仅有部分资讯，无法满足专业天体物理的数据要求，因此天文数据库当中，并没有黑洞，仅有黑洞候选星。