愛因斯坦廣義相對論中最著名的預測之一:在時空中，重力非常強大，沒有任何東西——甚至光——能夠逃脫。更準確地說，黑洞是時空中被事件視界包圍的奇點，事件視界是一個充當完美單向膜的表面:物質和輻射可以進入事件視界，但一旦進入，就永遠無法逃脫。值得注意的是，一個孤立的不帶電荷的黑洞完全由兩個引數表徵:它的質量和它的自旋或角動量。

用目前或可預見的技術不可能對宏觀黑洞進行實驗室研究，所以檢驗愛因斯坦理論的這些預測的唯一方法就是在天上找到黑洞。毫不奇怪，孤立的黑洞很難看到。它們不僅是黑色的，而且非常小:質量相當於太陽的黑洞直徑只有幾公里，因為黑洞會彎曲空間。然而，在富含氣體的環境中探測黑洞的前景要好得多。靠近黑洞的氣體通常採取旋轉圓盤的形式，稱為吸積盤:軌道氣體不是直接落入黑洞，而是隨著其軌道能量轉化為熱量，逐漸向視界螺旋運動，這種熱量使氣體變暖，直至發光。當向內螺旋的氣體消失在視界後面時，氣體都會發出大量的輻射。

在這個過程中，黑洞可以被認為是一個熔爐:當提供燃料(氣體)時，它產生能量(輸出的輻射)。愛因斯坦的標誌性公式E=Mc2關聯質量M和光速c能量E叫做靜止質量能量。利用這種關係，有一個衡量這個或任何其他爐子效率的自然無量綱尺度:它產生的能量與它消耗的燃料的剩餘質量能量之比。對於燃燒化石燃料的爐子來說，效率非常低，大約為5×10-10。對於使用鈾燃料的核反應堆，效率要好得多，大約為0.1%；對於驅動太陽和恆星的聚變反應，效率可以達到0.3%。

黑洞爐的效率甚至比任何一種都高:在10%到40%之間。萬一我們可以馴化黑洞，美國的全部電能消耗可以由一個每年只消耗幾公斤燃料的黑洞爐提供(黑洞的另一個好處是它們可以消耗放射性廢物，而不是產生放射性廢物！)。

儘管聚變反應的效率相對較低，但宇宙中的大多數光來自恆星。這些恆星大多是由星系組成的。我們自己的星系包含數百億顆排列成一個圓盤的恆星；離我們最近的距離大約是1秒(3.26光年)，到銀河系中心的距離大約是8千秒(大約26，000光年)。銀河盤中遙遠恆星發出的漫射光就是我們觀察到的銀河系。

一小部分星系在其中心附近包含神秘的緻密光源，稱為活動星系核。其中最亮的是類星體；引人注目的是，類星體比太陽的光量多10倍，因此比它們所在的整個星系都要亮。儘管類星體比星系要罕見得多，但它們如此明亮，幾乎貢獻了宇宙中10%的光。

具有諷刺意味的是，類星體異常的亮度使得它們很難被發現。除了在少數情況下，它們是如此明亮，以至於在類星體的強光下看不到宿主星系，而且它們太小，看起來像恆星(事實上，“類星體”是“類恆星物體”的收縮)。因此，即使是最亮的類星體通常也無法與數百萬顆亮度相似的恆星區分開來。幸運的是，一些類星體也是強大的射電輻射源，1963年，這條線索使天文學家能夠識別出一個名為3C 273的射電源，其微弱的光源看起來像一顆不起眼的恆星。有了這個鑑定，加州理工學院的馬丁·施密特能夠證明3C 273的譜線被紅移——宇宙的宇宙膨脹導致的多普勒頻移——到波長比實驗室光譜長16%，因此3C 273在8億兆帕斯卡的距離上，比它是一顆普通恆星的情況下要遠1000萬倍。

到目前為止，我們已經發現了近十萬個類星體。大多數都是在宇宙當前年齡的20%到30%時形成的，到現在為止，人口已經從峰值下降了近兩個數量級，大概是因為隨著宇宙加速膨脹，類星體的燃料供應正在枯竭。

類星體怎麼會發出這麼多能量？它們是黑洞爐的說法是在它們首次被發現後不久提出的。但是在20世紀60年代，黑洞是一個新穎而奇特的概念，需要巨大的黑洞(大約一億個太陽質量)來解釋類星體的性質。因此，大多數天文學家非常恰當地聚焦於更保守的模型，如超大質量恆星、普通恆星或中子星的密集星團以及坍縮氣體雲。然而，在接下來的二十年裡，所有這些模型都無法解釋類星體不斷增長的觀測結果。此外，其他研究表明，在星系中心形成巨大的黑洞是自然的，甚至可能是不可避免的。

許多間接但令人信服的論點也支援黑洞爐假說。例如，一個明亮的類星體在其生命週期內的發光輸出相當於靜止質量能量大約是太陽質量的一億倍。如果這是由先前給出的0.3%效率的恆星的聚變反應產生的，那麼所需的燃料質量將幾乎是我們銀河系所有恆星的總和。沒有合理的方法將如此多的質量集中到靠近黑洞的微小區域。另一方面，對於黑洞爐來說，效率為10%或更高，因此所需質量小於109太陽質量，在許多星系中心附近不難找到這麼多氣體。因此，黑洞爐是唯一沒有耗盡主星系燃料預算的模型。

第二個論點是關於類星體的大小。類星體的亮度在短短几周內不規則地變化。事實證明，要建立一個發光天體物理模型是相當困難的，這個模型在一個比穿過物體的光傳播時間短的時間尺度上變化很大:物體的不同部分在這個時間尺度上沒有因果聯絡，所以它們獨立變化，它們的貢獻趨於平均。因此，變化最迅速的類星體的大小必須小於光在幾周內傳播的距離，大約是百分之幾秒或地球-太陽距離的幾千倍。以我們的標準來看，這樣的距離很大，但在銀河系的尺度上卻非常小，只有整個銀河系的百萬分之一大。一個有一億個太陽質量的黑洞和它周圍的吸積盤可以舒適地容納在這個體積內——它的視界半徑大約是地球到太陽的距離——但是幾乎所有類星體的替代模型都不能做到這一點。

第三個論點出現是因為一些類星體發射出強大的等離子體射流，延伸到一個兆帕斯卡(見圖1)，可能被黑洞附近的磁場校準和加速。這些噴流的產生並不顯著:例如，不同種類的恆星也產生小得多的噴流。然而，類星體噴流通常以接近光速的速度執行，除了接近黑洞的視界之外，沒有可能產生如此高的速度。此外，即使噴流的最裡面部分是在物質到達遠端一百萬年後發出的，噴流也是準確的直線。因此，無論什麼樣的結構使射流準直，它都必須在幾百萬年內保持對準；如果噴流沿著旋轉的黑洞軸噴出，這很容易，但在其他類星體模型中則很困難或不可能。

影象中心的亮點是類星體，它位於240兆帕斯卡外的星系中。當從類星體發出的細長噴流撞擊星系周圍的星系際氣體時，它們終止於明亮的“熱點”。這些熱點距離類星體大約70千秒(或228，000光年)。

基於這些和其他論點，人們幾乎完全同意類星體的能量來源是氣體在一億或更多太陽質量的黑洞上的增長。接受這個模型導致了一個簡單的推論:如果現在閃耀的類星體的數量遠小於宇宙年輕時的數量，類星體是黑洞熔爐，那麼許多“正常”星系應該仍然包含黑洞，這些黑洞曾經在類星體的中心為它們提供能量，但現在是黑暗的。我們能在附近的星系中找到這些“死亡類星體”嗎？

宇宙是均勻的，所以平均來說，類星體光的能量密度在宇宙的任何地方都必須是相同的(這裡平均的意味著在大於大約10兆帕斯卡的尺度上的平均值，與宇宙的整體“大小”相比，這仍然是小的，幾千兆帕斯卡)。我們可以透過將調查中發現的所有類星體的貢獻相加來測量這種能量密度。例如，如果這種能量是由效率為10%的黑洞爐產生的，那麼質量M黑洞聚集的物質會產生0.1Mc2在類星體光中。類似地，如果死類星體的平均質量密度是ρ，那麼類星體光的能量密度一定是0.1ρc2。

因為我們知道後一個數字，我們可以顛倒計算來確定死類星體的質量密度。這一論點的力量在於，它不需要對黑洞的質量或數量進行假設；不知道類星體何時、何地或如何形成；除了它的效率之外，對類星體的物理學一無所知。索坦的論點告訴我們，死類星體的質量密度應該是每立方兆帕斯卡數十萬個太陽質量，相比之下，大星系的密度大約是每百立方兆帕斯卡一個。它沒有告訴我們的是單個死亡類星體有多常見或有多巨大:例如，平均每個星系中可能有一個一千萬個太陽質量的死亡類星體，或者1%的星系中有十億個太陽質量的死亡類星體。

受到黑洞引力場影響的恆星——通常是那些距離秒左右的恆星——被加速到更高的速度。這種加速導致了多普勒頻移的增加，從而拓寬了恆星總體的譜線。在附近星系中心對這種效應的研究始於1980年左右，並在少數情況下發現了黑洞的證據——或者至少是巨大的黑暗物體。這些結果很誘人，但不完整:問題是地面望遠鏡的角度解析度受到大氣造成的模糊的限制，因此黑洞的影響只能在最近的星系中被探測到。這個問題是建造哈勃太空望遠鏡的動機之一，該望遠鏡在1990年發射時，其角度解析度大約是最好的地面望遠鏡的十倍。從那時起，哈勃望遠鏡投入了數千個小時尋找星系中心的黑洞，這一搜索證實了早期在附近星系中的地面探測，併為幾十個更遠的星系中的大規模黑暗物體提供了確鑿的證據。我們相信哈勃觀測到的大質量黑暗物體是黑洞，因為替代物(例如，一個低光度恆星的密集叢集)遠不那麼可信。近年來，地面望遠鏡恢復了對死亡類星體的搜尋，現在使用自適應光學實時校正大氣模糊，提供等於或超過哈勃的角度解析度。

我們自己的星系也包含一個黑洞。非常靠近銀河系中心的是一個被稱為人馬座A*的緻密強射電輻射源。高解析度紅外觀測顯示，在距離人馬座A*百分之幾秒的範圍內有幾顆明亮的恆星。這些恆星的位置和速度已經被跟蹤，有些長達20年；特別是，S2星的軌道週期只有15.8年，現在已經跟蹤了不止一個完整的軌道(圖2)。利用第一年的力學，我們可以從這個軌道推斷出這顆恆星正在圍繞一個位於人馬座A*的天體執行，這個天體有430萬個太陽質量，這個天體的大小僅僅是地球-太陽距離的一百倍。這種質量的極端集中與除黑洞之外的任何已知的長壽天體物理系統都不相容。

關於黑洞和星系之間的關係，我們有什麼更廣泛的瞭解？首先，黑洞似乎存在於大多數星系中。其次，在大多數情況下，黑洞的質量大約是銀河系恆星質量的0.2%。但是我們正在尋找的黑洞真的是死類星體嗎？透過星系調查，我們可以確定當地宇宙中恆星的平均質量密度，由於黑洞質量通常是星系中恆星質量的0.2%，我們可以估計黑洞的平均質量密度。索坦的論點，如前所述，從完全不同的資料給出了死亡類星體的平均質量密度。這兩種估計在大約2倍的範圍內一致——在不確定的範圍內——所以毫無疑問，我們發現的黑洞確實是類星體的灰燼。因此，類星體——銀河系外宇宙最顯著的組成部分之一——變成了黑洞——二十世紀理論物理學最奇特的預測之一。

關於這些物體，最深刻的未解問題之一是黑洞和星系形成之間的關係。雖然黑洞僅佔星系中恆星質量的百分之一，但形成黑洞釋放的能量比形成星系其餘部分釋放的能量大數百倍。如果這種能量的一小部分被反饋回周圍的氣體和恆星，它將對星系的形成過程產生巨大的影響，也許會將氣體吹出星系，從而抑制新恆星的形成。黑洞和類星體是星系形成的有趣副產品，對形成過程沒有影響，還是它們在調節過程中起著核心作用？更簡單地說，星系決定類星體的性質還是相反？

第二個深刻的問題是這些黑洞是否可以作為物理實驗室。迄今為止，對愛因斯坦理論的所有測試——它以優異的成績通過了——都是在弱引力場中進行的，比如在地球或太陽系中。因此，我們沒有直接證據證明該理論在強引力場中有效。星系中心黑洞附近許多自然發生的過程，例如吞噬恆星和黑洞合併，可能會被下一代天文觀測臺測量到。我們能否充分理解這些過程，從而在強引力場中檢驗廣義相對論的預測，愛因斯坦會證明是正確的嗎？

類星體是宇宙中威力強大的星體，是最明亮最遙遠的天體是由質量比太陽大數十億倍的超級黑洞驅動，它位於地球遙遠的星系之中，星系核中存在許多物質，為類星體作能量補給。

類星體不是單一物體，是一堆垃圾的組合，核心是一個超級黑洞，垃圾被黑洞攪和得閃閃發光，遠處看就像一個獨立的恆星，所以叫類星體。垃圾吐光後只剩下一個溫柔的超級黑洞。類星體是宇宙中最狂暴的爆發，如果咱們站在吸積盤軸線幾光年處偷拍，會被轟的全身原子都被磨碎。銀河系附近沒這玩意兒

類星體，就是活動星系核。

類星體3c273:

1960年，天文學家發現，某些遙遠天體光學體很小，與恆星表現一樣，但是非常的明亮發射連續譜線，似星雲又不是星雲，如星系又不是星系，而且紅移量非常大。所以命名為類星體。

最終大體認定這是活動星系核（AGN）。核心位置的巨大黑洞因吞噬太多物質，噴射出超級物質噴流。

類星體其實就是早期黑洞。幾億幾十億年前，星系之間多有互相碰撞現象，造成恆星與物質被黑洞捕獲。因為吃得太多，黑洞就反吐出一些物質與輻射出來，而噴出的物質與能量因為很多，所以，類星體大都是光芒耀眼，比一個星系都亮。

類星體是一種具有星系級的能量釋放，但是體積卻很小的天體，一般只有幾個光日的大小。對於類星體的研究目前還沒有太準確的結論，一般認為類星體是活動的星系核，也有其他的假說，比如黑洞說，白洞說，反物質說，巨型脈衝星等等。

由於類星體距離我們都非常遙遠，一般都在100光年上下的距離，再加上體積小，所以觀測起來的難度就很大，所以目前對類星體的研究還不是很確切。

而黑洞相對來說要比類星體瞭解的更多一些。已發現的黑洞有兩大類，一類是恆星級黑洞，一類是星系級黑洞。

恆星級的都是由恆星演化而來的，是質量在30倍太陽質量以上的恆星演化而成的，形成黑洞後的質量下限是3倍太陽質量。關於這類黑洞，無論從形成理論上，還是從觀測資料上，相對來說比較多一些。而這種黑洞在能量上也是遠遠不如類星體的，從各個角度來看，與類星體都相差甚遠。

另外一種是星系級黑洞，比如在銀河系的中心就存在一個質量在300萬倍太陽質量的黑洞。在其他一些星系的核心區域，我們也發現存在黑洞的跡象。

結合類星體的假說，有可能是星系核演化成類星體，如果是這種情況，那麼類星體的內部很可能也存在著一個巨型黑洞。

不過，對於類星體，目前真的還是瞭解太少了，究竟類星體與黑洞有無直接的關聯，也許需要未來的研究才能知道吧。

類星體是當時物理學界一種叫法沿用至今，意為類似恆星的星體，因為當時從光學望遠鏡中可以看到模糊的影像，但完全不知道它究竟是一種啥星體

當天文學家測得了類星體的光譜後，完全看不懂，直到荷蘭天文學家施密特突然發現，原來是類星體的光譜中存在著巨大的紅移，根據哈伯定理表明類星體非常遙遠，大約是億光年的距離。這就引發了一個大疑惑，距離如此遙遠的星體居然可以在光學望遠鏡中看到影像，可以推算出類星體應該具有難以想像的本徵亮度，星星體究竟是什麼？它巨大的能量究竟如何獲得？

最初是前蘇聯的澤爾多維奇學派提出了引力勢能是能量來源的設想，直到英國宇宙學家林登貝爾最終給類星體畫出了一幅清晰的物理影象：類星體本質上就是活躍星系的星系核。在每個星系中都存在一個超大質量黑洞，當它以吸積盤的方式吞噬周邊的物質時，會因為吞噬得太快而無法消化，因此會產生從垂直平面雙向的高能噴流，並且吸積盤中的高速旋轉的物質也會產生極高溫而產生X射線

所以類星體與黑洞有關聯，但有兩點明確的差別：

1）恆星級的黑洞無法形成類星體

2）有些星系中的超大質量黑洞（比如咱們的銀河系）由於沒有充足的物質可吞噬，也就形成不了吸積盤，更產生不了噴流，這種不活躍的星系核也不是類星體