黑洞中隱匿著巨大的引力場，這種引力大到任何東西，甚至連光，都難逃黑洞的手掌心。黑洞不讓任何其邊界以內的任何事物被外界看見，這就是這種物體被稱為“黑洞”的緣故。我們無法透過光的反射來觀察它，只能透過受其影響的周圍物體來間接瞭解黑洞。據猜測，黑洞是死亡恆星或爆炸氣團的剩餘物，是在特殊的大質量超巨星坍塌收縮時產生的。 因為黑洞是不可見的，所以有人一直置疑，黑洞是否真的存在。如果真的存在，它們到底在哪裡？ 黑洞的產生過程類似於中子星的產生過程；恆星的核心在自身重量的作用下迅速地收縮，發生強力爆炸。當核心中所有的物質都變成中子時收縮過程立即停止，被壓縮成一個密實的星球。但在黑洞情況下，由於恆星核心的質量大到使收縮過程無休止地進行下去，中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末，剩下來的是一個密度高到難以想象的物質。任何靠近它的物體都會被它吸進去，黑洞就變得像真空吸塵器一樣 為了理解黑洞的動力學和理解它們是怎樣使內部的所有事物逃不出邊界，我們需要討論廣義相對論。廣義相對論是愛因斯坦建立的引力學說，適用於行星、恆星，也適用於黑洞。愛因斯坦在1916年提出來的這一學說，說明空間和時間是怎樣因大質量物體的存在而發生畸變。簡言之，廣義相對論說物質彎曲了空間，而空間的彎曲又反過來影響穿越空間的物體的運動。 讓我們看一看愛因斯坦的模型是怎樣工作的。首先，考慮時間（空間的三維是長、寬、高）是現實世界中的第四維（雖然難於在平常的三個方向之外再畫出一個方向，但我們可以盡力去想象）。其次，考慮時空是一張巨大的繃緊了的體操表演用的彈簧床的床面。 愛因斯坦的學說認為質量使時空彎曲。我們不妨在彈簧床的床面上放一塊大石頭來說明這一情景：石頭的重量使得繃緊了的床面稍微下沉了一些，雖然彈簧床面基本上仍舊是平整的，但其中央仍稍有下凹。如果在彈簧床中央放置更多的石塊，則將產生更大的效果，使床面下沉得更多。事實上，石頭越多，彈簧床面彎曲得越厲害。 同樣的道理，宇宙中的大質量物體會使宇宙結構發生畸變。正如10塊石頭比1塊石頭使彈簧床面彎曲得更厲害一樣，質量比太陽大得多的天體比等於或小於一個太陽質量的天體使空間彎曲得厲害得多。 如果一個網球在一張繃緊了的平坦的彈簧床上滾動，它將沿直線前進。反之，如果它經過一個下凹的地方 ，則它的路徑呈弧形。同理，天體穿行時空的平坦區域時繼續沿直線前進，而那些穿越彎曲區域的天體將沿彎曲的軌跡前進。 現在再來看看黑洞對於其周圍的時空區域的影響。設想在彈簧床面上放置一塊質量非常大的石頭代表密度極大的黑洞。自然，石頭將大大地影響床面，不僅會使其表面彎曲下陷，還可能使床面發生斷裂。類似的情形同樣可以宇宙出現，若宇宙中存在黑洞，則該處的宇宙結構將被撕裂。這種時空結構的破裂叫做時空的奇異性或奇點。 現在我們來看看為什麼任何東西都不能從黑洞逃逸出去。正如一個滾過彈簧床面的網球，會掉進大石頭形成的深洞一樣，一個經過黑洞的物體也會被其引力陷阱所捕獲。而且，若要挽救運氣不佳的物體需要無窮大的能量。 我們已經說過，沒有任何能進入黑洞而再逃離它的東西。但科學家認為黑洞會緩慢地釋放其能量。著名的英國物理學家霍金在1974年證明黑洞有一個不為零的溫度，有一個比其周圍環境要高一些的溫度。依照物理學原理，一切比其周圍溫度高的物體都要釋放出熱量，同樣黑洞也不例外。一個黑洞會持續幾百萬萬億年散發能量，黑洞釋放能量稱為：霍金輻射。黑洞散盡所有能量就會消失。 處於時間與空間之間的黑洞，使時間放慢腳步，使空間變得有彈性，同時吞進所有經過它的一切。1969年，美國物理學家約翰 阿提 惠勒將這種貪得無厭的空間命名為“黑洞”。 我們都知道因為黑洞不能反射光，所以看不見。在我們的腦海中黑洞可能是遙遠而又漆黑的。但英國著名物理學家霍金認為黑洞並不如大多數人想象中那樣黑。透過科學家的觀測，黑洞周圍存在輻射，而且很可能來自於黑洞，也就是說，黑洞可能並沒有想象中那樣黑。 霍金指出黑洞的放射性物質來源是一種實粒子，這些粒子在太空中成對產生，不遵從通常的物理定律。而且這些粒子發生碰撞後，有的就會消失在茫茫太空中。一般說來，可能直到這些粒子消失時，我們都未曾有機會看到它們。 霍金還指出，黑洞產生的同時，實粒子就會相應成對出現。其中一個實粒子會被吸進黑洞中，另一個則會逃逸，一束逃逸的實粒子看起來就像光子一樣。對觀察者而言，看到逃逸的實粒子就感覺是看到來自黑洞中的射線一樣。 所以，引用霍金的話就是“黑洞並沒有想象中的那樣黑”，它實際上還發散出大量的光子。 根據愛因斯坦的能量與質量守恆定律。當物體失去能量時，同時也會失去質量。黑洞同樣遵從能量與質量守恆定律，當黑洞失去能量時，黑洞也就不存在了。霍金預言，黑洞消失的一瞬間會產生劇烈的爆炸，釋放出的能量相當於數百萬顆氫彈的能量。 但你不要滿懷期望地抬起頭，以為會看到一場煙花表演。事實上，黑洞爆炸後，釋放的能量非常大，很有可能對身體是有害的。而且，能量釋放的時間也非常長，有的會超過100億至200億年，比我們宇宙的歷史還長，而徹底散盡能量則需要數萬億年的時間 黑洞 談黑洞是在普遍沒有了解引力場本質的情況下談黑洞。 如果按照黑洞定義談黑洞，那宇宙中的黑洞是不存在的。 因為宇宙中的物質具有物質的本質特性。 按照宇宙中物質本質特性，不可能恆星發出的光又會被恆星吸收回恆星。 黑洞是一種體積極小，質量極大的恆星，在其強大的引力下，連光也無法逃逸———從恆星表面發出的光，還沒有到達遠處即被該恆星自身的引力吸引回恆星。 一團物質,如果其引力場強大到足以使時空完全彎曲而圍繞它自身,因而任何東西,甚至連光都無法逃逸,就叫做黑洞.不太多的物質被壓縮到極高密度(例如將地球壓縮到一粒豌豆大小),或者,極大的一團較低密度物質(例如幾百萬倍於太陽的質量分佈在直徑與太陽系一樣的球中,大致具有水的密度),都能出現這種情形. 第一位提出可能存在引力強大到光線不能逃離的"黑洞"的人是皇家學會特別會員約翰·米切爾,他於1783年向皇家學會陳述了這一見解.米切爾的計算依據是牛頓引力理論和光的微粒理論.前者是當時最好的引力理論.後者則把光設想為有如小型炮彈的微小粒子(現在叫做光子)流.米切爾假定,這些光粒子應該像任何其他物體一樣受到引力的影響.由於奧利·羅默(Ole Romer)早在100多年前就精確測定了光速.所以米切爾得以計算一個具有太陽密度的天體必須多大,才能使逃逸速度大於光速. 如果這樣的天體存在,光就不能逃離它們,所以它們應該是黑的.太陽表面的逃逸速度只有光速的0.2%,但如果設想一系列越來越大但密度與太陽相同的天體,則逃逸速度迅速增高.米切爾指出,直徑為太陽直徑500倍的這樣一個天體(與太陽系的大小相似),其逃逸速度應該超過光速. 皮埃爾·拉普拉斯(Pierre Laplace)獨立得出並於1796年發表了同樣的結論.米切爾在一次特具先見之明的評論中指出,雖然這樣的天體是看不見的,但"如果碰巧任何其他發光天體圍繞它們執行,我們也許仍有可能根據這些繞行天體的運動情況推斷中央天體的存在.換言之,米切爾認為,如果黑洞存在於雙星中,那將最容易被髮同.但這一有在黑星的見解在19世紀被遺忘了,直到天文學家認識到黑洞可經由另一途徑產生,在研討阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論時才重新提起. 第一次世界大戰時在東部戰線服役的天文學家卡爾·史瓦西(Karl Schwarzschild)是最先對愛因斯坦理論結論進行分析的人之一.廣義相對論將引力解釋為時空在物質近旁彎曲的結果.史瓦西計算了球形物體周圍時空幾何特性的嚴格數學模型,將它的計算寄給愛因斯坦,後者於1916年初把它們提交給普魯士科學院.這些計算表明,對"任何"質量者存在一個臨界半徑,現在稱為史瓦西半徑,它對應時空一種極端的變形,使得如果質量被擠壓到臨界半徑以內,空間將彎曲到圍繞該物體並將它與宇宙其餘部分隔斷開來.它實際上成為了一個自行其是的獨立的宇宙,任何東西(光也在內)都無法逃離它. 對於太陽史瓦西半徑是公里對於地球,它等於0.88釐米.這並不意味太陽或地球中心有一個大小合適現在稱為黑洞(這個名詞是1967年才首次由約翰·惠勒用於這一含義的東西存在.在離天體中心的這一距離上,時空沒有任何反常.史瓦西計算表明的是,如果太陽被擠壓進半徑2.9公里的球內,或者,如果地球被擠壓進半徑僅0.88釐米的球內,它們就將永遠在一個黑洞內而與外部宇宙隔離.物質仍然可以掉進這樣一個黑洞但沒東西能夠逃出來. 這些結論被看成純粹數學珍藏品達數十年之久，因為沒有人認為真正的、實在的物體能夠坍縮到形成黑洞所要求的極端密度。1920年代開始瞭解了白矮星，但即使白矮星也擁有與太陽大致相同的質量而大小卻與地球差不多，其半徑遠遠大於3公里。人們也未能及時領悟到，如果有大量的一般密度物質，也可以造出一個本質上與米切爾和拉普拉斯所想像的相同的黑洞。與任意質量M對應的史瓦西半徑由公式2GM/c2給出，其中G是引力常數。c是光速。 1930年代，薩布拉曼揚·昌德拉塞卡（Subrahmanyan Chandrasekhar）證明，即使一顆白矮星，也僅當其質量小於1.4倍太陽質量時才是穩定的，任何死亡的星如果比這更重，必將進一步坍縮。有些研究家想到了這也許會導致形成中子星的可能性，中子星的典型半徑僅約白矮星的1/700，也就是幾公里大小。但這個思想一直要等到1960年代中期發現脈衝星，證明中子星確實存在之後，才被廣泛接受。 這重新燃起了對黑洞理論的興趣，因為中子星差不多就要變成黑洞了。雖然很難想像將太陽壓縮到半徑2.9公里以內，但現在已經知道存在質量與太陽相當、半徑小於10公里的中子星，從中子星到黑洞也就一步之遙了。 理論研究表明，一個黑洞的行為僅由其三個特性所規定——它的質量、它的電荷和它的自轉（角動量）。無電荷、無自轉的黑洞用愛因斯坦方程式的史瓦西解描述；有電荷、無自轉的黑洞用賴斯納—諾德斯特羅姆解描述；無電荷、有自轉的黑洞用克爾解描述；有電荷、有自轉的黑洞用克爾—紐曼解描述。黑洞沒有其他特性，這已由‘黑洞沒有毛髮’這句名言所概括。現實的黑洞大概應該是自轉而無電荷，所以克爾解最令人感興趣。 現在都認為，黑洞和中子星都是在磊質量恆星發生超新星爆發時的臨死掙扎中產生的。計算表明，任何質量大致小於3倍太陽質量（奧本海默—弗爾科夫極限）的至密超新星遺蹟可以形成穩定的中子星，但任何質量大於這一極限的緻密進退新星遺蹟將坍縮為黑洞，其內容物將被壓進黑洞中心的奇點，這正好是宇宙由之誕生的大爆炸奇點的映象反轉。如果這樣一個天體碰巧在繞一顆普通恆星的軌道上，它將剝奪伴星的物質，形成一個由向黑洞彙集的熱物質構成的吸積盤。吸積盤中的溫度可以升至極高，以致它能輻射X射線，而使黑洞可被探測到。 1970年代初，米切爾的預言有了反響：在一個雙星系統中發現了這樣一種天體。一個叫做天鵝座X—1的X射線源被證認為恆星HDE226868。這個系統的軌道動力學特性表明，該源的X射線來自圍繞可見星軌道上一個比地球小的天體，但源的質量卻大於奧本海默—弗爾科夫極限。這隻可能是一個黑洞。此後，用同一方法又證認了其他少數幾個黑洞。而1994年天鵝座V404這個系統成為迄今最佳黑洞‘候選體’，這是一個質量為太陽質量70%的恆星圍繞大約12倍太陽質量的X射線源運動的系統。但是，這些已被認可的黑洞證認大概不過是冰山之尖而已。 這種‘恆星質量’黑洞，正如米切爾領悟的，只有當它們在雙星系統中時才能探測到。一個孤立的黑洞無愧於它的名稱——它是黑暗的、不可探測的。然而，根據天體物理學理論，很多恆星應該以中子星或黑洞作為其生命的結束。觀測者在雙星系統中實際上探測到的合適黑洞候選者差不多與他們發現的脈衝雙星一樣多，這表示孤立的恆星質量黑洞數目應該與孤立的脈衝星數目相同，這一推測得到了理論計算的支援。 我們銀河系中現在已知大約500個活動的脈衝星。但理論表明，一個脈衝星作為射電源的活動期是很短的，它很快衰竭成無法探測的寧靜狀態。所以，相應地我們周圍應該存在更多的‘死’脈衝星（寧靜中子星）。我們的銀河指法含有1000億顆明亮的恆星，而且已經存在了數十億年之久。最佳的估計是，我們銀河指法今天含有4億個死脈衝星，而恆星質量黑洞數量的甚至保守估計也達到這一數字的¼——1億個。如果真有這麼多黑洞，而黑洞又無規則地散佈在銀河系中的話，則最近的一個黑洞也離我們僅僅15光年。既然我們銀河系沒有什麼獨特之處，那麼宇宙中每個其他的星系也應該含有同樣多的黑洞。Ic 星系也可能含有某種很像米切爾的拉普拉斯最初設想的‘黑星’的天體。這樣的天體現在稱為‘特大質量黑洞’，被認為存在於活動星系和類星體的中心，它們提供的引力能可能解釋這些天體的巨大能量來源。一個大小如太陽系、質量數百萬倍於太陽質量的黑洞，可以從周圍每年食掉一到兩顆恆星的物質。在這個過程中，很大一部分恆星質量將遵照愛因斯坦分工E=mc2轉變成能量。寧靜的超大質量黑洞可能存在於包括我們銀河系在內的所有星 一團物質,如果其引力場強大到足以使時空完全彎曲而圍繞它自身,因而任何東西,甚至連光都無法逃逸,就叫做黑洞.不太多的物質被壓縮到極高密度(例如將地球壓縮到一粒豌豆大小),或者,極大的一團較低密度物質(例如幾百萬倍於太陽的質量分佈在直徑與太陽系一樣的球中,大致具有水的密度),都能出現這種情形. 第一位提出可能存在引力強大到光線不能逃離的"黑洞"的人是皇家學會特別會員約翰·米切爾,他於1783年向皇家學會陳述了這一見解.米切爾的計算依據是牛頓引力理論和光的微粒理論.前者是當時最好的引力理論.後者則把光設想為有如小型炮彈的微小粒子(現在叫做光子)流.米切爾假定,這些光粒子應該像任何其他物體一樣受到引力的影響.由於奧利·羅默(Ole Romer)早在100多年前就精確測定了光速.所以米切爾得以計算一個具有太陽密度的天體必須多大,才能使逃逸速度大於光速. 如果這樣的天體存在,光就不能逃離它們,所以它們應該是黑的.太陽表面的逃逸速度只有光速的0.2%,但如果設想一系列越來越大但密度與太陽相同的天體,則逃逸速度迅速增高.米切爾指出,直徑為太陽直徑500倍的這樣一個天體(與太陽系的大小相似),其逃逸速度應該超過光速. 皮埃爾·拉普拉斯(Pierre Laplace)獨立得出並於1796年發表了同樣的結論.米切爾在一次特具先見之明的評論中指出,雖然這樣的天體是看不見的,但"如果碰巧任何其他發光天體圍繞它們執行,我們也許仍有可能根據這些繞行天體的運動情況推斷中央天體的存在.換言之,米切爾認為,如果黑洞存在於雙星中,那將最容易被髮同.但這一有在黑星的見解在19世紀被遺忘了,直到天文學家認識到黑洞可經由另一途徑產生,在研討阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論時才重新提起. 第一次世界大戰時在東部戰線服役的天文學家卡爾·史瓦西(Karl Schwarzschild)是最先對愛因斯坦理論結論進行分析的人之一.廣義相對論將引力解釋為時空在物質近旁彎曲的結果.史瓦西計算了球形物體周圍時空幾何特性的嚴格數學模型,將它的計算寄給愛因斯坦,後者於1916年初把它們提交給普魯士科學院.這些計算表明,對"任何"質量者存在一個臨界半徑,現在稱為史瓦西半徑,它對應時空一種極端的變形,使得如果質量被擠壓到臨界半徑以內,空間將彎曲到圍繞該物體並將它與宇宙其餘部分隔斷開來.它實際上成為了一個自行其是的獨立的宇宙,任何東西(光也在內)都無法逃離它. 對於太陽史瓦西半徑是公里對於地球,它等於0.88釐米.這並不意味太陽或地球中心有一個大小合適現在稱為黑洞(這個名詞是1967年才首次由約翰·惠勒用於這一含義的東西存在.在離天體中心的這一距離上,時空沒有任何反常.史瓦西計算表明的是,如果太陽被擠壓進半徑2.9公里的球內,或者,如果地球被擠壓進半徑僅0.88釐米的球內,它們就將永遠在一個黑洞內而與外部宇宙隔離.物質仍然可以掉進這樣一個黑洞但沒東西能夠逃出來. 這些結論被看成純粹數學珍藏品達數十年之久，因為沒有人認為真正的、實在的物體能夠坍縮到形成黑洞所要求的極端密度。1920年代開始瞭解了白矮星，但即使白矮星也擁有與太陽大致相同的質量而大小卻與地球差不多，其半徑遠遠大於3公里。人們也未能及時領悟到，如果有大量的一般密度物質，也可以造出一個本質上與米切爾和拉普拉斯所想像的相同的黑洞。與任意質量M對應的史瓦西半徑由公式2GM/c2給出，其中G是引力常數。c是光速。 1930年代，薩布拉曼揚·昌德拉塞卡（Subrahmanyan Chandrasekhar）證明，即使一顆白矮星，也僅當其質量小於1.4倍太陽質量時才是穩定的，任何死亡的星如果比這更重，必將進一步坍縮。有些研究家想到了這也許會導致形成中子星的可能性，中子星的典型半徑僅約白矮星的1/700，也就是幾公里大小。但這個思想一直要等到1960年代中期發現脈衝星，證明中子星確實存在之後，才被廣泛接受。 這重新燃起了對黑洞理論的興趣，因為中子星差不多就要變成黑洞了。雖然很難想像將太陽壓縮到半徑2.9公里以內，但現在已經知道存在質量與太陽相當、半徑小於10公里的中子星，從中子星到黑洞也就一步之遙了。 理論研究表明，一個黑洞的行為僅由其三個特性所規定——它的質量、它的電荷和它的自轉（角動量）。無電荷、無自轉的黑洞用愛因斯坦方程式的史瓦西解描述；有電荷、無自轉的黑洞用賴斯納—諾德斯特羅姆解描述；無電荷、有自轉的黑洞用克爾解描述；有電荷、有自轉的黑洞用克爾—紐曼解描述。黑洞沒有其他特性，這已由‘黑洞沒有毛髮’這句名言所概括。現實的黑洞大概應該是自轉而無電荷，所以克爾解最令人感興趣。 現在都認為，黑洞和中子星都是在磊質量恆星發生超新星爆發時的臨死掙扎中產生的。計算表明，任何質量大致小於3倍太陽質量（奧本海默—弗爾科夫極限）的至密超新星遺蹟可以形成穩定的中子星，但任何質量大於這一極限的緻密進退新星遺蹟將坍縮為黑洞，其內容物將被壓進黑洞中心的奇點，這正好是宇宙由之誕生的大爆炸奇點的映象反轉。如果這樣一個天體碰巧在繞一顆普通恆星的軌道上，它將剝奪伴星的物質，形成一個由向黑洞彙集的熱物質構成的吸積盤。吸積盤中的溫度可以升至極高，以致它能輻射X射線，而使黑洞可被探測到。 1970年代初，米切爾的預言有了反響：在一個雙星系統中發現了這樣一種天體。一個叫做天鵝座X—1的X射線源被證認為恆星HDE226868。這個系統的軌道動力學特性表明，該源的X射線來自圍繞可見星軌道上一個比地球小的天體，但源的質量卻大於奧本海默—弗爾科夫極限。這隻可能是一個黑洞。此後，用同一方法又證認了其他少數幾個黑洞。而1994年天鵝座V404這個系統成為迄今最佳黑洞‘候選體’，這是一個質量為太陽質量70%的恆星圍繞大約12倍太陽質量的X射線源運動的系統。但是，這些已被認可的黑洞證認大概不過是冰山之尖而已。 這種‘恆星質量’黑洞，正如米切爾領悟的，只有當它們在雙星系統中時才能探測到。一個孤立的黑洞無愧於它的名稱——它是黑暗的、不可探測的。然而，根據天體物理學理論，很多恆星應該以中子星或黑洞作為其生命的結束。觀測者在雙星系統中實際上探測到的合適黑洞候選者差不多與他們發現的脈衝雙星一樣多，這表示孤立的恆星質量黑洞數目應該與孤立的脈衝星數目相同，這一推測得到了理論計算的支援。 我們銀河系中現在已知大約500個活動的脈衝星。但理論表明，一個脈衝星作為射電源的活動期是很短的，它很快衰竭成無法探測的寧靜狀態。所以，相應地我們周圍應該存在更多的‘死’脈衝星（寧靜中子星）。我們的銀河指法含有1000億顆明亮的恆星，而且已經存在了數十億年之久。最佳的估計是，我們銀河指法今天含有4億個死脈衝星，而恆星質量黑洞數量的甚至保守估計也達到這一數字的¼——1億個。如果真有這麼多黑洞，而黑洞又無規則地散佈在銀河系中的話，則最近的一個黑洞也離我們僅僅15光年。既然我們銀河系沒有什麼獨特之處，那麼宇宙中每個其他的星系也應該含有同樣多的黑洞。Ic 星系也可能含有某種很像米切爾的拉普拉斯最初設想的‘黑星’的天體。這樣的天體現在稱為‘特大質量黑洞’，被認為存在於活動星系和類星體的中心，它們提供的引力能可能解釋這些天體的巨大能量來源。一個大小如太陽系、質量數百萬倍於太陽質量的黑洞，可以從周圍每年食掉一到兩顆恆星的物質。在這個過程中，很大一部分恆星質量將遵照愛因斯坦分工E=mc2轉變成能量。寧靜的超大質量黑洞可能存在於包括我們銀河系在內的所有星系星系的中心。 1994年，利用哈勃空間望遠鏡，在離我們銀河系1500萬秒差距的星系M87中，發現了一個大小約15萬秒差距的熱物質盤，在繞該星系中心區運動，速率達到約2百萬公里每小時（約5*10-7 5乘於10的7次方，釐米/秒，幾乎是光速的0.2%）。從M87的中心‘引擎’射出一條長度超過1千秒差距的氣體噴流。M87中心吸積盤中的軌道速率決定性地證明，它是一個擁有30億倍太陽質量的超大質量黑洞引力控制之下，噴流則可解釋為從吸積系統的一個極區湧出來的能量。 也是在1994年，牛津大學和基爾大學的天文學家，在稱為天鵝座V404的雙星系統中證認了一個恆星質量黑洞。我們已經指出，該系統的軌道引數使他們得以給黑洞準確‘量體重’，得出黑洞質量約為太陽的12倍，而圍繞它運動的普通恆星僅有太陽質量的70%左右。這是迄今對‘黑星’質量有最精確測量，因而它也是關於黑洞存在的最佳的、獨特的證明. 有人推測，大爆炸中可能已經產生了大量的微黑洞或原始黑洞，它們提供了宇宙質量的相當大部分。這種微黑洞典型大小同一個原子相當，質量大概是1億噸（10-11， 10的11次方千克）。沒有證據表示這種天體確實存在，但也很難證明它們不存在。系的中心。 1994年，利用哈勃空間望遠鏡，在離我們銀河系1500萬秒差距的星系M87中，發現了一個大小約15萬秒差距的熱物質盤，在繞該星系中心區運動，速率達到約2百萬公里每小時（約5*10-7 5乘於10的7次方，釐米/秒，幾乎是光速的0.2%）。從M87的中心‘引擎’射出一條長度超過1千秒差距的氣體噴流。M87中心吸積盤中的軌道速率決定性地證明，它是一個擁有30億倍太陽質量的超大質量黑洞引力控制之下，噴流則可解釋為從吸積系統的一個極區湧出來的能量。 也是在1994年，牛津大學和基爾大學的天文學家，在稱為天鵝座V404的雙星系統中證認了一個恆星質量黑洞。我們已經指出，該系統的軌道引數使他們得以給黑洞準確‘量體重’，得出黑洞質量約為太陽的12倍，而圍繞它運動的普通恆星僅有太陽質量的70%左右。這是迄今對‘黑星’質量有最精確測量，因而它也是關於黑洞存在的最佳的、獨特的證明. 有人推測，大爆炸中可能已經產生了大量的微黑洞或原始黑洞，它們提供了宇宙質量的相當大部分。這種微黑洞典型大小同一個原子相當，質量大概是1億噸（10-11， 10的11次方千克）。沒有證據表示這種天體確實存在，但也很難證明它們不存在
黑洞中隱匿著巨大的引力場，這種引力大到任何東西，甚至連光，都難逃黑洞的手掌心。黑洞不讓任何其邊界以內的任何事物被外界看見，這就是這種物體被稱為“黑洞”的緣故。我們無法透過光的反射來觀察它，只能透過受其影響的周圍物體來間接瞭解黑洞。據猜測，黑洞是死亡恆星或爆炸氣團的剩餘物，是在特殊的大質量超巨星坍塌收縮時產生的。 因為黑洞是不可見的，所以有人一直置疑，黑洞是否真的存在。如果真的存在，它們到底在哪裡？ 黑洞的產生過程類似於中子星的產生過程；恆星的核心在自身重量的作用下迅速地收縮，發生強力爆炸。當核心中所有的物質都變成中子時收縮過程立即停止，被壓縮成一個密實的星球。但在黑洞情況下，由於恆星核心的質量大到使收縮過程無休止地進行下去，中子本身在擠壓引力自身的吸引下被碾為粉末，剩下來的是一個密度高到難以想象的物質。任何靠近它的物體都會被它吸進去，黑洞就變得像真空吸塵器一樣 為了理解黑洞的動力學和理解它們是怎樣使內部的所有事物逃不出邊界，我們需要討論廣義相對論。廣義相對論是愛因斯坦建立的引力學說，適用於行星、恆星，也適用於黑洞。愛因斯坦在1916年提出來的這一學說，說明空間和時間是怎樣因大質量物體的存在而發生畸變。簡言之，廣義相對論說物質彎曲了空間，而空間的彎曲又反過來影響穿越空間的物體的運動。 讓我們看一看愛因斯坦的模型是怎樣工作的。首先，考慮時間（空間的三維是長、寬、高）是現實世界中的第四維（雖然難於在平常的三個方向之外再畫出一個方向，但我們可以盡力去想象）。其次，考慮時空是一張巨大的繃緊了的體操表演用的彈簧床的床面。 愛因斯坦的學說認為質量使時空彎曲。我們不妨在彈簧床的床面上放一塊大石頭來說明這一情景：石頭的重量使得繃緊了的床面稍微下沉了一些，雖然彈簧床面基本上仍舊是平整的，但其中央仍稍有下凹。如果在彈簧床中央放置更多的石塊，則將產生更大的效果，使床面下沉得更多。事實上，石頭越多，彈簧床面彎曲得越厲害。 同樣的道理，宇宙中的大質量物體會使宇宙結構發生畸變。正如10塊石頭比1塊石頭使彈簧床面彎曲得更厲害一樣，質量比太陽大得多的天體比等於或小於一個太陽質量的天體使空間彎曲得厲害得多。 如果一個網球在一張繃緊了的平坦的彈簧床上滾動，它將沿直線前進。反之，如果它經過一個下凹的地方 ，則它的路徑呈弧形。同理，天體穿行時空的平坦區域時繼續沿直線前進，而那些穿越彎曲區域的天體將沿彎曲的軌跡前進。 現在再來看看黑洞對於其周圍的時空區域的影響。設想在彈簧床面上放置一塊質量非常大的石頭代表密度極大的黑洞。自然，石頭將大大地影響床面，不僅會使其表面彎曲下陷，還可能使床面發生斷裂。類似的情形同樣可以宇宙出現，若宇宙中存在黑洞，則該處的宇宙結構將被撕裂。這種時空結構的破裂叫做時空的奇異性或奇點。 現在我們來看看為什麼任何東西都不能從黑洞逃逸出去。正如一個滾過彈簧床面的網球，會掉進大石頭形成的深洞一樣，一個經過黑洞的物體也會被其引力陷阱所捕獲。而且，若要挽救運氣不佳的物體需要無窮大的能量。 我們已經說過，沒有任何能進入黑洞而再逃離它的東西。但科學家認為黑洞會緩慢地釋放其能量。著名的英國物理學家霍金在1974年證明黑洞有一個不為零的溫度，有一個比其周圍環境要高一些的溫度。依照物理學原理，一切比其周圍溫度高的物體都要釋放出熱量，同樣黑洞也不例外。一個黑洞會持續幾百萬萬億年散發能量，黑洞釋放能量稱為：霍金輻射。黑洞散盡所有能量就會消失。 處於時間與空間之間的黑洞，使時間放慢腳步，使空間變得有彈性，同時吞進所有經過它的一切。1969年，美國物理學家約翰 阿提 惠勒將這種貪得無厭的空間命名為“黑洞”。 我們都知道因為黑洞不能反射光，所以看不見。在我們的腦海中黑洞可能是遙遠而又漆黑的。但英國著名物理學家霍金認為黑洞並不如大多數人想象中那樣黑。透過科學家的觀測，黑洞周圍存在輻射，而且很可能來自於黑洞，也就是說，黑洞可能並沒有想象中那樣黑。 霍金指出黑洞的放射性物質來源是一種實粒子，這些粒子在太空中成對產生，不遵從通常的物理定律。而且這些粒子發生碰撞後，有的就會消失在茫茫太空中。一般說來，可能直到這些粒子消失時，我們都未曾有機會看到它們。 霍金還指出，黑洞產生的同時，實粒子就會相應成對出現。其中一個實粒子會被吸進黑洞中，另一個則會逃逸，一束逃逸的實粒子看起來就像光子一樣。對觀察者而言，看到逃逸的實粒子就感覺是看到來自黑洞中的射線一樣。 所以，引用霍金的話就是“黑洞並沒有想象中的那樣黑”，它實際上還發散出大量的光子。 根據愛因斯坦的能量與質量守恆定律。當物體失去能量時，同時也會失去質量。黑洞同樣遵從能量與質量守恆定律，當黑洞失去能量時，黑洞也就不存在了。霍金預言，黑洞消失的一瞬間會產生劇烈的爆炸，釋放出的能量相當於數百萬顆氫彈的能量。 但你不要滿懷期望地抬起頭，以為會看到一場煙花表演。事實上，黑洞爆炸後，釋放的能量非常大，很有可能對身體是有害的。而且，能量釋放的時間也非常長，有的會超過100億至200億年，比我們宇宙的歷史還長，而徹底散盡能量則需要數萬億年的時間 黑洞 談黑洞是在普遍沒有了解引力場本質的情況下談黑洞。 如果按照黑洞定義談黑洞，那宇宙中的黑洞是不存在的。 因為宇宙中的物質具有物質的本質特性。 按照宇宙中物質本質特性，不可能恆星發出的光又會被恆星吸收回恆星。 黑洞是一種體積極小，質量極大的恆星，在其強大的引力下，連光也無法逃逸———從恆星表面發出的光，還沒有到達遠處即被該恆星自身的引力吸引回恆星。 一團物質,如果其引力場強大到足以使時空完全彎曲而圍繞它自身,因而任何東西,甚至連光都無法逃逸,就叫做黑洞.不太多的物質被壓縮到極高密度(例如將地球壓縮到一粒豌豆大小),或者,極大的一團較低密度物質(例如幾百萬倍於太陽的質量分佈在直徑與太陽系一樣的球中,大致具有水的密度),都能出現這種情形. 第一位提出可能存在引力強大到光線不能逃離的"黑洞"的人是皇家學會特別會員約翰·米切爾,他於1783年向皇家學會陳述了這一見解.米切爾的計算依據是牛頓引力理論和光的微粒理論.前者是當時最好的引力理論.後者則把光設想為有如小型炮彈的微小粒子(現在叫做光子)流.米切爾假定,這些光粒子應該像任何其他物體一樣受到引力的影響.由於奧利·羅默(Ole Romer)早在100多年前就精確測定了光速.所以米切爾得以計算一個具有太陽密度的天體必須多大,才能使逃逸速度大於光速. 如果這樣的天體存在,光就不能逃離它們,所以它們應該是黑的.太陽表面的逃逸速度只有光速的0.2%,但如果設想一系列越來越大但密度與太陽相同的天體,則逃逸速度迅速增高.米切爾指出,直徑為太陽直徑500倍的這樣一個天體(與太陽系的大小相似),其逃逸速度應該超過光速. 皮埃爾·拉普拉斯(Pierre Laplace)獨立得出並於1796年發表了同樣的結論.米切爾在一次特具先見之明的評論中指出,雖然這樣的天體是看不見的,但"如果碰巧任何其他發光天體圍繞它們執行,我們也許仍有可能根據這些繞行天體的運動情況推斷中央天體的存在.換言之,米切爾認為,如果黑洞存在於雙星中,那將最容易被髮同.但這一有在黑星的見解在19世紀被遺忘了,直到天文學家認識到黑洞可經由另一途徑產生,在研討阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論時才重新提起. 第一次世界大戰時在東部戰線服役的天文學家卡爾·史瓦西(Karl Schwarzschild)是最先對愛因斯坦理論結論進行分析的人之一.廣義相對論將引力解釋為時空在物質近旁彎曲的結果.史瓦西計算了球形物體周圍時空幾何特性的嚴格數學模型,將它的計算寄給愛因斯坦,後者於1916年初把它們提交給普魯士科學院.這些計算表明,對"任何"質量者存在一個臨界半徑,現在稱為史瓦西半徑,它對應時空一種極端的變形,使得如果質量被擠壓到臨界半徑以內,空間將彎曲到圍繞該物體並將它與宇宙其餘部分隔斷開來.它實際上成為了一個自行其是的獨立的宇宙,任何東西(光也在內)都無法逃離它. 對於太陽史瓦西半徑是公里對於地球,它等於0.88釐米.這並不意味太陽或地球中心有一個大小合適現在稱為黑洞(這個名詞是1967年才首次由約翰·惠勒用於這一含義的東西存在.在離天體中心的這一距離上,時空沒有任何反常.史瓦西計算表明的是,如果太陽被擠壓進半徑2.9公里的球內,或者,如果地球被擠壓進半徑僅0.88釐米的球內,它們就將永遠在一個黑洞內而與外部宇宙隔離.物質仍然可以掉進這樣一個黑洞但沒東西能夠逃出來. 這些結論被看成純粹數學珍藏品達數十年之久，因為沒有人認為真正的、實在的物體能夠坍縮到形成黑洞所要求的極端密度。1920年代開始瞭解了白矮星，但即使白矮星也擁有與太陽大致相同的質量而大小卻與地球差不多，其半徑遠遠大於3公里。人們也未能及時領悟到，如果有大量的一般密度物質，也可以造出一個本質上與米切爾和拉普拉斯所想像的相同的黑洞。與任意質量M對應的史瓦西半徑由公式2GM/c2給出，其中G是引力常數。c是光速。 1930年代，薩布拉曼揚·昌德拉塞卡（Subrahmanyan Chandrasekhar）證明，即使一顆白矮星，也僅當其質量小於1.4倍太陽質量時才是穩定的，任何死亡的星如果比這更重，必將進一步坍縮。有些研究家想到了這也許會導致形成中子星的可能性，中子星的典型半徑僅約白矮星的1/700，也就是幾公里大小。但這個思想一直要等到1960年代中期發現脈衝星，證明中子星確實存在之後，才被廣泛接受。 這重新燃起了對黑洞理論的興趣，因為中子星差不多就要變成黑洞了。雖然很難想像將太陽壓縮到半徑2.9公里以內，但現在已經知道存在質量與太陽相當、半徑小於10公里的中子星，從中子星到黑洞也就一步之遙了。 理論研究表明，一個黑洞的行為僅由其三個特性所規定——它的質量、它的電荷和它的自轉（角動量）。無電荷、無自轉的黑洞用愛因斯坦方程式的史瓦西解描述；有電荷、無自轉的黑洞用賴斯納—諾德斯特羅姆解描述；無電荷、有自轉的黑洞用克爾解描述；有電荷、有自轉的黑洞用克爾—紐曼解描述。黑洞沒有其他特性，這已由‘黑洞沒有毛髮’這句名言所概括。現實的黑洞大概應該是自轉而無電荷，所以克爾解最令人感興趣。 現在都認為，黑洞和中子星都是在磊質量恆星發生超新星爆發時的臨死掙扎中產生的。計算表明，任何質量大致小於3倍太陽質量（奧本海默—弗爾科夫極限）的至密超新星遺蹟可以形成穩定的中子星，但任何質量大於這一極限的緻密進退新星遺蹟將坍縮為黑洞，其內容物將被壓進黑洞中心的奇點，這正好是宇宙由之誕生的大爆炸奇點的映象反轉。如果這樣一個天體碰巧在繞一顆普通恆星的軌道上，它將剝奪伴星的物質，形成一個由向黑洞彙集的熱物質構成的吸積盤。吸積盤中的溫度可以升至極高，以致它能輻射X射線，而使黑洞可被探測到。 1970年代初，米切爾的預言有了反響：在一個雙星系統中發現了這樣一種天體。一個叫做天鵝座X—1的X射線源被證認為恆星HDE226868。這個系統的軌道動力學特性表明，該源的X射線來自圍繞可見星軌道上一個比地球小的天體，但源的質量卻大於奧本海默—弗爾科夫極限。這隻可能是一個黑洞。此後，用同一方法又證認了其他少數幾個黑洞。而1994年天鵝座V404這個系統成為迄今最佳黑洞‘候選體’，這是一個質量為太陽質量70%的恆星圍繞大約12倍太陽質量的X射線源運動的系統。但是，這些已被認可的黑洞證認大概不過是冰山之尖而已。 這種‘恆星質量’黑洞，正如米切爾領悟的，只有當它們在雙星系統中時才能探測到。一個孤立的黑洞無愧於它的名稱——它是黑暗的、不可探測的。然而，根據天體物理學理論，很多恆星應該以中子星或黑洞作為其生命的結束。觀測者在雙星系統中實際上探測到的合適黑洞候選者差不多與他們發現的脈衝雙星一樣多，這表示孤立的恆星質量黑洞數目應該與孤立的脈衝星數目相同，這一推測得到了理論計算的支援。 我們銀河系中現在已知大約500個活動的脈衝星。但理論表明，一個脈衝星作為射電源的活動期是很短的，它很快衰竭成無法探測的寧靜狀態。所以，相應地我們周圍應該存在更多的‘死’脈衝星（寧靜中子星）。我們的銀河指法含有1000億顆明亮的恆星，而且已經存在了數十億年之久。最佳的估計是，我們銀河指法今天含有4億個死脈衝星，而恆星質量黑洞數量的甚至保守估計也達到這一數字的¼——1億個。如果真有這麼多黑洞，而黑洞又無規則地散佈在銀河系中的話，則最近的一個黑洞也離我們僅僅15光年。既然我們銀河系沒有什麼獨特之處，那麼宇宙中每個其他的星系也應該含有同樣多的黑洞。Ic 星系也可能含有某種很像米切爾的拉普拉斯最初設想的‘黑星’的天體。這樣的天體現在稱為‘特大質量黑洞’，被認為存在於活動星系和類星體的中心，它們提供的引力能可能解釋這些天體的巨大能量來源。一個大小如太陽系、質量數百萬倍於太陽質量的黑洞，可以從周圍每年食掉一到兩顆恆星的物質。在這個過程中，很大一部分恆星質量將遵照愛因斯坦分工E=mc2轉變成能量。寧靜的超大質量黑洞可能存在於包括我們銀河系在內的所有星 一團物質,如果其引力場強大到足以使時空完全彎曲而圍繞它自身,因而任何東西,甚至連光都無法逃逸,就叫做黑洞.不太多的物質被壓縮到極高密度(例如將地球壓縮到一粒豌豆大小),或者,極大的一團較低密度物質(例如幾百萬倍於太陽的質量分佈在直徑與太陽系一樣的球中,大致具有水的密度),都能出現這種情形. 第一位提出可能存在引力強大到光線不能逃離的"黑洞"的人是皇家學會特別會員約翰·米切爾,他於1783年向皇家學會陳述了這一見解.米切爾的計算依據是牛頓引力理論和光的微粒理論.前者是當時最好的引力理論.後者則把光設想為有如小型炮彈的微小粒子(現在叫做光子)流.米切爾假定,這些光粒子應該像任何其他物體一樣受到引力的影響.由於奧利·羅默(Ole Romer)早在100多年前就精確測定了光速.所以米切爾得以計算一個具有太陽密度的天體必須多大,才能使逃逸速度大於光速. 如果這樣的天體存在,光就不能逃離它們,所以它們應該是黑的.太陽表面的逃逸速度只有光速的0.2%,但如果設想一系列越來越大但密度與太陽相同的天體,則逃逸速度迅速增高.米切爾指出,直徑為太陽直徑500倍的這樣一個天體(與太陽系的大小相似),其逃逸速度應該超過光速. 皮埃爾·拉普拉斯(Pierre Laplace)獨立得出並於1796年發表了同樣的結論.米切爾在一次特具先見之明的評論中指出,雖然這樣的天體是看不見的,但"如果碰巧任何其他發光天體圍繞它們執行,我們也許仍有可能根據這些繞行天體的運動情況推斷中央天體的存在.換言之,米切爾認為,如果黑洞存在於雙星中,那將最容易被髮同.但這一有在黑星的見解在19世紀被遺忘了,直到天文學家認識到黑洞可經由另一途徑產生,在研討阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論時才重新提起. 第一次世界大戰時在東部戰線服役的天文學家卡爾·史瓦西(Karl Schwarzschild)是最先對愛因斯坦理論結論進行分析的人之一.廣義相對論將引力解釋為時空在物質近旁彎曲的結果.史瓦西計算了球形物體周圍時空幾何特性的嚴格數學模型,將它的計算寄給愛因斯坦,後者於1916年初把它們提交給普魯士科學院.這些計算表明,對"任何"質量者存在一個臨界半徑,現在稱為史瓦西半徑,它對應時空一種極端的變形,使得如果質量被擠壓到臨界半徑以內,空間將彎曲到圍繞該物體並將它與宇宙其餘部分隔斷開來.它實際上成為了一個自行其是的獨立的宇宙,任何東西(光也在內)都無法逃離它. 對於太陽史瓦西半徑是公里對於地球,它等於0.88釐米.這並不意味太陽或地球中心有一個大小合適現在稱為黑洞(這個名詞是1967年才首次由約翰·惠勒用於這一含義的東西存在.在離天體中心的這一距離上,時空沒有任何反常.史瓦西計算表明的是,如果太陽被擠壓進半徑2.9公里的球內,或者,如果地球被擠壓進半徑僅0.88釐米的球內,它們就將永遠在一個黑洞內而與外部宇宙隔離.物質仍然可以掉進這樣一個黑洞但沒東西能夠逃出來. 這些結論被看成純粹數學珍藏品達數十年之久，因為沒有人認為真正的、實在的物體能夠坍縮到形成黑洞所要求的極端密度。1920年代開始瞭解了白矮星，但即使白矮星也擁有與太陽大致相同的質量而大小卻與地球差不多，其半徑遠遠大於3公里。人們也未能及時領悟到，如果有大量的一般密度物質，也可以造出一個本質上與米切爾和拉普拉斯所想像的相同的黑洞。與任意質量M對應的史瓦西半徑由公式2GM/c2給出，其中G是引力常數。c是光速。 1930年代，薩布拉曼揚·昌德拉塞卡（Subrahmanyan Chandrasekhar）證明，即使一顆白矮星，也僅當其質量小於1.4倍太陽質量時才是穩定的，任何死亡的星如果比這更重，必將進一步坍縮。有些研究家想到了這也許會導致形成中子星的可能性，中子星的典型半徑僅約白矮星的1/700，也就是幾公里大小。但這個思想一直要等到1960年代中期發現脈衝星，證明中子星確實存在之後，才被廣泛接受。 這重新燃起了對黑洞理論的興趣，因為中子星差不多就要變成黑洞了。雖然很難想像將太陽壓縮到半徑2.9公里以內，但現在已經知道存在質量與太陽相當、半徑小於10公里的中子星，從中子星到黑洞也就一步之遙了。 理論研究表明，一個黑洞的行為僅由其三個特性所規定——它的質量、它的電荷和它的自轉（角動量）。無電荷、無自轉的黑洞用愛因斯坦方程式的史瓦西解描述；有電荷、無自轉的黑洞用賴斯納—諾德斯特羅姆解描述；無電荷、有自轉的黑洞用克爾解描述；有電荷、有自轉的黑洞用克爾—紐曼解描述。黑洞沒有其他特性，這已由‘黑洞沒有毛髮’這句名言所概括。現實的黑洞大概應該是自轉而無電荷，所以克爾解最令人感興趣。 現在都認為，黑洞和中子星都是在磊質量恆星發生超新星爆發時的臨死掙扎中產生的。計算表明，任何質量大致小於3倍太陽質量（奧本海默—弗爾科夫極限）的至密超新星遺蹟可以形成穩定的中子星，但任何質量大於這一極限的緻密進退新星遺蹟將坍縮為黑洞，其內容物將被壓進黑洞中心的奇點，這正好是宇宙由之誕生的大爆炸奇點的映象反轉。如果這樣一個天體碰巧在繞一顆普通恆星的軌道上，它將剝奪伴星的物質，形成一個由向黑洞彙集的熱物質構成的吸積盤。吸積盤中的溫度可以升至極高，以致它能輻射X射線，而使黑洞可被探測到。 1970年代初，米切爾的預言有了反響：在一個雙星系統中發現了這樣一種天體。一個叫做天鵝座X—1的X射線源被證認為恆星HDE226868。這個系統的軌道動力學特性表明，該源的X射線來自圍繞可見星軌道上一個比地球小的天體，但源的質量卻大於奧本海默—弗爾科夫極限。這隻可能是一個黑洞。此後，用同一方法又證認了其他少數幾個黑洞。而1994年天鵝座V404這個系統成為迄今最佳黑洞‘候選體’，這是一個質量為太陽質量70%的恆星圍繞大約12倍太陽質量的X射線源運動的系統。但是，這些已被認可的黑洞證認大概不過是冰山之尖而已。 這種‘恆星質量’黑洞，正如米切爾領悟的，只有當它們在雙星系統中時才能探測到。一個孤立的黑洞無愧於它的名稱——它是黑暗的、不可探測的。然而，根據天體物理學理論，很多恆星應該以中子星或黑洞作為其生命的結束。觀測者在雙星系統中實際上探測到的合適黑洞候選者差不多與他們發現的脈衝雙星一樣多，這表示孤立的恆星質量黑洞數目應該與孤立的脈衝星數目相同，這一推測得到了理論計算的支援。 我們銀河系中現在已知大約500個活動的脈衝星。但理論表明，一個脈衝星作為射電源的活動期是很短的，它很快衰竭成無法探測的寧靜狀態。所以，相應地我們周圍應該存在更多的‘死’脈衝星（寧靜中子星）。我們的銀河指法含有1000億顆明亮的恆星，而且已經存在了數十億年之久。最佳的估計是，我們銀河指法今天含有4億個死脈衝星，而恆星質量黑洞數量的甚至保守估計也達到這一數字的¼——1億個。如果真有這麼多黑洞，而黑洞又無規則地散佈在銀河系中的話，則最近的一個黑洞也離我們僅僅15光年。既然我們銀河系沒有什麼獨特之處，那麼宇宙中每個其他的星系也應該含有同樣多的黑洞。Ic 星系也可能含有某種很像米切爾的拉普拉斯最初設想的‘黑星’的天體。這樣的天體現在稱為‘特大質量黑洞’，被認為存在於活動星系和類星體的中心，它們提供的引力能可能解釋這些天體的巨大能量來源。一個大小如太陽系、質量數百萬倍於太陽質量的黑洞，可以從周圍每年食掉一到兩顆恆星的物質。在這個過程中，很大一部分恆星質量將遵照愛因斯坦分工E=mc2轉變成能量。寧靜的超大質量黑洞可能存在於包括我們銀河系在內的所有星系星系的中心。 1994年，利用哈勃空間望遠鏡，在離我們銀河系1500萬秒差距的星系M87中，發現了一個大小約15萬秒差距的熱物質盤，在繞該星系中心區運動，速率達到約2百萬公里每小時（約5*10-7 5乘於10的7次方，釐米/秒，幾乎是光速的0.2%）。從M87的中心‘引擎’射出一條長度超過1千秒差距的氣體噴流。M87中心吸積盤中的軌道速率決定性地證明，它是一個擁有30億倍太陽質量的超大質量黑洞引力控制之下，噴流則可解釋為從吸積系統的一個極區湧出來的能量。 也是在1994年，牛津大學和基爾大學的天文學家，在稱為天鵝座V404的雙星系統中證認了一個恆星質量黑洞。我們已經指出，該系統的軌道引數使他們得以給黑洞準確‘量體重’，得出黑洞質量約為太陽的12倍，而圍繞它運動的普通恆星僅有太陽質量的70%左右。這是迄今對‘黑星’質量有最精確測量，因而它也是關於黑洞存在的最佳的、獨特的證明. 有人推測，大爆炸中可能已經產生了大量的微黑洞或原始黑洞，它們提供了宇宙質量的相當大部分。這種微黑洞典型大小同一個原子相當，質量大概是1億噸（10-11， 10的11次方千克）。沒有證據表示這種天體確實存在，但也很難證明它們不存在。系的中心。 1994年，利用哈勃空間望遠鏡，在離我們銀河系1500萬秒差距的星系M87中，發現了一個大小約15萬秒差距的熱物質盤，在繞該星系中心區運動，速率達到約2百萬公里每小時（約5*10-7 5乘於10的7次方，釐米/秒，幾乎是光速的0.2%）。從M87的中心‘引擎’射出一條長度超過1千秒差距的氣體噴流。M87中心吸積盤中的軌道速率決定性地證明，它是一個擁有30億倍太陽質量的超大質量黑洞引力控制之下，噴流則可解釋為從吸積系統的一個極區湧出來的能量。 也是在1994年，牛津大學和基爾大學的天文學家，在稱為天鵝座V404的雙星系統中證認了一個恆星質量黑洞。我們已經指出，該系統的軌道引數使他們得以給黑洞準確‘量體重’，得出黑洞質量約為太陽的12倍，而圍繞它運動的普通恆星僅有太陽質量的70%左右。這是迄今對‘黑星’質量有最精確測量，因而它也是關於黑洞存在的最佳的、獨特的證明. 有人推測，大爆炸中可能已經產生了大量的微黑洞或原始黑洞，它們提供了宇宙質量的相當大部分。這種微黑洞典型大小同一個原子相當，質量大概是1億噸（10-11， 10的11次方千克）。沒有證據表示這種天體確實存在，但也很難證明它們不存在