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当一颗质量远超太阳的超大恒星耗尽核聚变燃料后,便无法再抵抗自身引力而发生坍缩。在随后的超新星爆炸之后,如果残留的核心被压缩到极致,就会形成黑洞。这样形成的黑洞引力极强,连附近的光都无法逃脱。
事件视界是指一旦越过就连光都无法逃脱的边界,是引力使逃逸速度超过光速的假想边界。事件视界内部发生的事情,无法用任何方法从外部直接观测到。
黑洞按质量可分为:质量为太阳数倍到数十倍的恒星级黑洞;位于星系中心、质量达太阳数百万至数十亿倍的超大质量黑洞;以及介于两者之间的中等质量黑洞。据信大多数星系中心都存在一个超大质量黑洞。
奇点是指黑洞中心物质被压缩至体积几乎为零、密度趋于无穷大的极限点,目前的物理定律无法完全解释这一点发生的现象。要准确理解奇点,被认为需要尚未完成的量子引力理论。
2019年4月,由全球射电望远镜联合组成的国际合作项目——事件视界望远镜(EHT),首次拍摄并公布了室女座星系团方向椭圆星系M87中心超大质量黑洞的阴影照片。这张照片被认为是通过直接观测而非间接证据确认黑洞存在的历史性成果。
2022年,EHT研究团队公布了位于银河系中心的超大质量黑洞——人马座A*(Sagittarius A*)的照片,其质量估计约为太阳的400万倍。由于是距离地球最近的超大质量黑洞,这一发现备受关注。
在一定距离之外,黑洞和其他同质量天体一样,只会产生与质量成正比的引力,因此只要不十分靠近事件视界,行星或恒星并不会自动被吸入。事实上,即便太阳变成同等质量的黑洞,地球的公转轨道本身也不会有太大变化。
由于黑洞连光都无法逃脱这一极端特性,长期以来它只被视为理论上的存在。但通过引力波观测和事件视界望远镜(EHT)的直接拍摄,黑洞被证实真实存在,如今已成为现代天文学中研究最活跃的课题之一。
要深入理解黑洞的事件视界和时空扭曲,建议同时了解一下相对论——它解释了让黑洞得以存在的物理原理。
一旦越过事件视界,任何信息甚至光都无法逃逸到外部,因此以目前的物理定律,没有办法直接确认内部到底发生了什么。
理论上,黑洞可以通过一种叫做"霍金辐射"的微弱能量释放,在极其漫长的时间里逐渐损失质量并最终"蒸发",但这是一个所需时间远超宇宙年龄的理论概念。