宇宙黑洞如何形成

简单的说，黑洞是星体的引力塌陷，也就是爆炸形成的。星体的引力塌陷后会形成一个奇点，奇点的质量很大，密度很高。

根据广义相对论，引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时，它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。

而恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。

黑洞的形成与宇宙大爆炸有关，物理学家史蒂芬·霍金解释说，当一个”白洞”和一个“黑洞”与它们周围的环境达到热平衡时，白洞与黑洞会吸收和放射出等量的放射物，所以白洞和黑洞”是相互联系在一起的，很有可能将黑洞倒置过来就是一直在寻找的白洞了。

扩展资料：

在宇宙中有一些引力非常大却又看不到任何天体的区域，称之为黑洞。黑洞是位居宇宙空间和时间构造中的一些深不见底的类似井状的东西，具有极大的吸引力，包括光在内的任何物体都无法逃脱被吸入的命运。

这就使得人们对于黑洞的研究变得异常困难：它既不向外散发能量，也不表现出任何形式的能量，人们根本无法看到它。因此，人们对于黑洞的研究就象是对一种看不见的东西进行研究。

宇宙旋涡场按大小分为如下八种：

U旋涡场：又叫宇宙旋涡场，它的范围包括整个宇宙。

S旋涡场：又叫星糸团旋涡场，它的范围包括整个星糸团。

A旋涡场：又叫叫星系旋涡场，它的范围包括整个星系。

B旋涡场：又叫星团旋涡场，它的范围包括整个星团。

C旋涡场：又叫恒星旋涡场，它的范围被局限于恒星周围，包括所有行星的运行轨道。

D旋涡场：又叫行星旋涡场，它的范围被局限于行星周围，包括所有卫星的运行轨道。

E旋涡场：又叫卫星旋涡场，它的范围被局限于卫星周围。

F旋涡场：比E类旋涡场小的旋涡场。

太阳属于小质量恒星，目前处于青状年时期。恒星一生的历程由其质量决定。首先，质量越大，恒星寿命越短。其次，走向老年衰亡期时质量等级不同的恒星会走不同的路。

像太阳这样的小质量恒星会首先体积膨胀，变为红巨星，然后向内坍塌同时向外抛洒物质变为白矮星。而大质量的恒星则变为红超巨星，然后变为中子星。质量更大的恒星才会变成黑洞。太阳质量还不够大，所以就不会变成黑洞。

按组成来划分，黑洞可以分为两大类。一是暗能量黑洞，二是物理黑洞。暗能量黑洞主要由高速旋转的巨大的暗能量组成，它内部没有巨大的质量。巨大的暗能量以接近光速的速度旋转，其内部产生巨大的负压以吞噬物体，从而形成黑洞。

暗能量黑洞是星系形成的基础，也是星团、星系团形成的基础。物理黑洞由一颗或多颗天体坍缩形成，具有巨大的质量。

当一个物理黑洞的质量等于或大于一个星系的质量时，我们称之为奇点黑洞。暗能量黑洞的体积很大，可以有太阳系那般大。但物理黑洞的体积却非常小，它可以缩小到一个奇点。 ；另外还有白洞与之相对。

参考资料：

概述

黑洞，天文学名词。所谓“黑洞”，是引力场很强的一种天体，就连光也不能逃脱出来。等恒星的半径小到一特定值（天文学上叫“史瓦西半径”）时，就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时，恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出。由于黑洞中的光无法逃逸，所以我们无法直接观测到黑洞。然而，可以通过测量它对周围天体的作用和影响来间接观测或推测到它的存在。黑洞引申义为无法摆脱的境遇。另有同名电视剧《黑洞》。

目录[隐藏]

简介

特点划分

产生

演变

检测

发现历程

黑洞相关

最新资料

网络黑洞

同名电视连续剧 简介

特点 划分

产生

演变

检测

发现历程

黑洞相关

最新资料

网络黑洞同名电视连续剧

[编辑本段]简介

[拼音] [hēi dòng]

[ Astronomy ] The Black Hole

黑洞是演变到最后阶段的恒星（恒星—白矮星—中子星—夸克星—黑洞）。由中子星进一步收缩而成，有巨大的引力场，使得它所发射的任何电磁波都无法向外传播，变成看不见的孤立天体，人们只能通过引力作用来确定它的存在，故名黑洞。在相对论中，黑洞是由大质量恒星爆炸所产生的。

广义相对论预言的一种特别致密的暗天体[1]。大质量恒星在其演化末期发生塌缩，其物质特别致密，它有一个称为“视界”的封闭边界，黑洞中隐匿着巨大的引力场，因引力场特别强以至于包括光子(即组成光的微粒，速度c=30×10^8m/s)在内的任何物质只能进去而无法逃脱。形成黑洞的星核质量下限约3倍太阳质量，当然，这是最后的星核质量，而不是恒星在主序时期的质量。除了这种恒星级黑洞，也有其他来源的黑洞——所谓微型黑洞可能形成于宇宙早期，而所谓超大质量黑洞可能存在于星系中央。（参考：《宇宙新视野》）黑洞可以经由电子仪器观查到。

黑洞不让任何其边界以内的任何事物被外界看见，这就是这种物体被称为“黑洞”的缘故。我们无法通过光的反射来观察它，只能通过受其影响的周围物体来间接了解黑洞。虽然这么说，但黑洞还是有它的边界，即“事件视界（视界）”。据猜测，黑洞是死亡恒星的演化物，是在特殊的大质量超巨星坍缩时产生的。另外，黑洞必须是一颗质量大于钱德拉塞卡极限的恒星演化到末期而形成的，质量小于钱德拉塞卡极限的恒星是无法形成黑洞的。（有关参考：《时间简史》——霍金著和《果壳中的宇宙》——霍金著）

■物理学观点的解释 黑洞其实也是个星球，只不过它的密度极大，靠近它的物体都被它的引力所约束(就好像人在地球上没有飞走一样)。对于地球来说，以第二宇宙速度来飞行就可以逃离地球，但是对于黑洞来说，它的第二宇宙速度之大，竟然超越了光速，光速已经是极限速度了。所以连光都跑不出来，于是射进去的光没有反射回来，我们的眼睛就看不到任何东西，只是黑色一片。

■是否存在黑洞 黑洞可能是宇宙中最神秘的地方，自从黑洞理论提出以来，爱因斯坦和霍金都肯定了黑洞的存在，绝大多数科学家都致力于寻找黑洞确切存在的证据来完善黑洞理论，美国航空航天局甚至要给附近的黑洞做“人口普查”。但是，有一批美国科学家目前却提出全新的看法，认为所谓的黑洞根本是子虚乌有。

[编辑本段]特点

与别的天体相比，黑洞是显得太特殊了。例如，黑洞有“隐身术”，人们无法直接观察到它，连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么，黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢？答案就是——弯曲的空间。我们都知道，光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论，空间会在引力场作用下弯曲。这时候，光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播，但走的已经不是直线，而是曲线。形象地讲，好像光本来是要走直线的，只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。

在地球上，由于引力场作用很小，这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围，空间的这种变形非常大。这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，虽然有一部分会落入黑洞中消失，可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。所以，我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一样，这就是黑洞的隐身术。

更有趣的是，有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球，它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”，还同时看到它的侧面、甚至后背！

“黑洞”无疑是本世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一。许多科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着，新的理论也不断地提出。不过，这些当代天体物理学的最新成果不是在这里三言两语能说清楚的。有兴趣的朋友可以去参考专门的论著。

黑洞的密度

黑洞是密度超大的星球,吸纳一切,光也逃不了(现在有科学家分析,宇宙中不存在黑洞,这需要进一步的证明,但是我们在学术上可以存在不同的意见)

补注：在空间体积为无限小（可认为是0）而注入质量接近无限大的状况下，场无限强化的情况下黑洞真的还有实体存在吗？或物质的最终结局不是化为能量而是成为无限的场？

划分

■划分一

按组成来划分，黑洞可以分为两大类。一是暗能量黑洞，二是物理黑洞。

暗能量黑洞

暗能量黑洞主要由高速旋转的巨大的暗能量组成，它内部没有巨大的质量。巨大的暗能量以接近光速的速度旋转，其内部产生巨大的负压以吞噬物体，从而形成黑洞，详情请看“宇宙黑洞论”。暗能量黑洞是星系形成的基础，也是星团、星系团形成的基础。

物理黑洞

物理黑洞由一颗或多颗天体坍缩形成，具有巨大的质量。当一个物理黑洞的质量等于或大于一个星系的质量时，我们称之为奇点黑洞。暗能量黑洞的体积很大，可以有太阳系那般大。它的比起暗能量黑洞来说体积非常小，它甚至可以缩小到一个奇点。

■划分二

1972年，美国普林斯顿大学青年研究生贝肯斯坦提出黑洞"无毛定理"：星体坍缩成黑洞后，只剩下质量，角动量，电荷三个基本守恒量继续起作用。其他一切因素("毛发")都在进入黑洞后消失了。这一定理后来由霍金等四人严格证明。

由此,根据黑洞本身的物理特性，可以将黑洞分为以下四类。

(1)不旋转不带电荷的黑洞。它的时空结构于1916年由施瓦西求出称施瓦西黑洞。

(2)不旋转带电黑洞，称R-N黑洞。时空结构于1916-1918年由Reissner（赖斯纳）和Nordstrom（纳自敦）求出。

(3)旋转不带电黑洞，称克尔黑洞。时空结构由克尔于1963年求出。

(4)一般黑洞，称克尔-纽曼黑洞。时空结构于1965年由纽曼求出。

[编辑本段]产生

黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程；恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩，发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止，被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下，由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去，中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。任何靠近它的物体都会被它吸进去，黑洞就变得像真空吸尘器一样．

亦可以简单理解：通常恒星的最初只含氢元素，恒星内部的氢原子时刻相互碰撞，发生裂变、聚变。由于恒星质量很大，裂变与聚变产生的能量与恒星万有引力抗衡，以维持恒星结构的稳定。由于裂变与聚变，氢原子内部结构最终发生改变，破裂并组成新的元素——氦元素。接着，氦原子也参与裂变与聚变，改变结构，生成锂元素。如此类推，按照元素周期表的顺序，会依次有铍元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成。直至铁元素生成，该恒星便会坍塌。这是由于铁元素相当稳定不能参与裂变或聚变，而铁元素存在于恒星内部，导致恒星内部不具有足够的能量与质量巨大的恒星的万有引力抗衡，从而引发恒星坍塌，最终形成黑洞。

跟白矮星和中子星一样，黑洞很可能也是由质量大于太阳质量20倍的恒星演化而来的。

当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。

质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据科学家的计算，中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值，那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了，从而引发另一次大坍缩。

这次，根据科学家的猜想，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积很小、密度趋向很大。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径），正象我们上面介绍的那样，巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。

根据科学家计算,一个物体要有每秒种79公里的速度,就可以不被地球的引力拉回到地面,而在空中饶着地球转圈子了这个速度,叫第一宇宙速度如果要想完全摆脱地球引力的束缚,到别的行星上去,至少要有112km/s的速度,这个速度,叫第二宇宙速度也可以叫逃脱速度这个结果是按照地球的质量和半径的大小算出来的就是说,一个物体要从地面上逃脱出去,起码要有这么大的速度。可是对于别的天体来说,从它们的表面上逃脱出去所需要的速度就不一定也是这么大了。一个天体的质量越是大,半径越是小,要摆脱它的引力就越困难,从它上面逃脱所需要的速度也就越大

按照这个道理,我们就可以这样来想:可能有这么一种天体,它的质量很大，而半径又很小,使得从它上面逃脱的速度达到了光的速度那么大。也就是说,这个天体的引力强极了,连每秒钟三十万公里的光都被它的引力拉住，跑不出来了。既然这个天体的光跑不出来,我们然谈就看不见它,所以它就是黑的了。光是宇宙中跑得最快的，任何物质运动的速度都不可能超过光速既然光不能从这种天体上跑出来,当然任何别的物质也就休想跑出来一切东西只要被吸了进去，就不能再出来，就象掉进了无底洞,这样一种天体，人们就把它叫做黑洞

我们知道，太阳现在的半径是七十万公里。假如它变成一个黑洞,半径就的大大缩小缩到多少只能有三公里地球就更可怜了,它现在半径是六千多公里假如变成黑洞，半径就的缩小到只有几毫米那里会有这么大的压缩机，能把太阳 地球缩小的这么!这简直象《天方夜谭》里的神话故事,黑洞这东西实在太离奇古怪了。但是，上面说的这些可不是凭空想象出来的,而是根据严格的科学理论的出来的原来,黑洞也是由晚年的恒星变成的,象质量比较小的恒星,到了晚年，会变成白矮星；质量比较大的会形成中子星现在我们再加一句,质量更大的恒星,到了晚年，最后就会变成黑洞所以，总结起来说,白矮星 中子星和黑洞,就是晚年恒星的三种变化结果

现在,白矮星已经找到了，中子星也找到了，黑洞找到没有也应该找到的主要因为黑洞是黑的，要找到它们实在是很困难。特别是那些单个的黑洞，我们现在简直毫无办法。有一种情况下的黑洞比较有希望找到，那就是双星里的黑洞

双星就是两颗互相饶着转的恒星虽然我们看不见黑洞，但却能从那颗看的见的恒星的运动路线分析出来这是什么道理呢因为,双星中的每一个星都是沿着椭圆形路线运动的,而单颗的恒星不是这样运动。如果我们看到天空中有颗恒星在沿椭圆形路线运动,却看不到它的'同伴',那就值得仔细研究了。我们可以把那颗星走的椭圆的大小，走完一圈用的时间，都测量出来有了这些，就可以算出来那个看不见的'同伴'的质量有多大。如果算出来质量很大，超过中子星能有的质量，那就可以进一步证明它是个黑洞了。

在天鹅星座，有一对双星，名叫天鹅座X-1这对双星中，一颗是看的见的亮星,另一颗却看不见根据那可亮星的运动路线可以算出来它的'同伴'的质量很大,至少有太阳质量的五倍这么大的质量是任何中子星都不可能有的当然，除这些以外还有别的证据。所以,基本上可以肯定，天鹅座X-1中那个看不见的天体就是一个黑洞这是人类找到的第一个黑洞。

另外,还发现有几对双星的特征也跟天鹅座X-1很相似，它们里面也有可能有黑洞。科学家正对它们作进一步的研究 “黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”，其实不然。所谓“黑洞”，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。

[编辑本段]演变

黑洞的吸积黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现的，这一过程被称为吸积。高温气体辐射热能的效率会严重影响吸积流的几何与动力学特性。目前观测到了辐射效率较高的薄盘以及辐射效率较低的厚盘。当吸积气体接近中央黑洞时，它们产生的辐射对黑洞的自转以及视界的存在极为敏感。对吸积黑洞光度和光谱的分析为旋转黑洞和视界的存在提供了强有力的证据。数值模拟也显示吸积黑洞经常出现相对论喷流也部分是由黑洞的自转所驱动的。

黑洞拉伸,撕裂并吞噬恒星 天体物理学家用“吸积”这个词来描述物质向中央引力体或者是中央延展物质系统的流动。吸积是天体物理中最普遍的过程之一，而且也正是因为吸积才形成了我们周围许多常见的结构。在宇宙早期，当气体朝由暗物质造成的引力势阱中心流动时形成了星系。即使到了今天，恒星依然是由气体云在其自身引力作用下坍缩碎裂，进而通过吸积周围气体而形成的。行星（包括地球）也是在新形成的恒星周围通过气体和岩石的聚集而形成的。但是当中央天体是一个黑洞时，吸积就会展现出它最为壮观的一面。然而黑洞并不是什么都吸收的,它也往外边散发质子

黑洞的蒸发

由于黑洞的密度极大，根据公式我们可以知道密度=质量÷体积，为了让黑洞密度无限大，那就说明黑洞的体积要无限小，然后质量要无限大，这样才能成为黑洞。黑洞是由一些恒星“灭亡”后所形成的死星，他的质量很大，体积很小。但是问题就产生了，黑洞会一直存在吗？答案是错误的，黑洞也有灭亡的那天，由于黑洞无限吸引，但是总会有质子逃脱黑洞的束缚，这样日积月累，黑洞就慢慢的蒸发，到了最后就成为了白矮星，或者就爆炸，它爆炸所产生的冲击波足以让地球毁灭10^18万亿次以上。科学家经常用天文望远镜观看黑洞爆炸的画面。它爆炸所形成的尘埃是形成恒星的必要物质，这样就能初步解决太阳系形成的答案了。

黑洞的毁灭■萎缩直至毁灭

黑洞会发出耀眼的光芒，体积会缩小，甚至会爆炸。当英国物理学家史迪芬霍金于1974年做此预言时，整个科学界为之震动。

霍金的理论是受灵感支配的思维的飞跃，他结合了广义相对论和量子理论。他发现黑洞周围的引力场释放出能量，同时消耗黑洞的能量和质量（参考霍金的《时间简史》，我们可以认定一对粒子会在任何时刻、任何地点被创生，被创生的粒子就是正粒子与反粒子，而如果这一创生过程发生在黑洞附近的话就会有两种情况发生：两粒子湮灭、一个粒子被吸入黑洞。“一个粒子被吸入黑洞”这一情况：在黑洞附近创生的一对粒子其中一个反粒子会被吸入黑洞，而正粒子会逃逸，由于能量不能凭空创生，我们设反粒子携带负能量，正粒子携带正能量，而反粒子的所有运动过程可以视为是一个正粒子的为之相反的运动过程，如一个反粒子被吸入黑洞可视为一个正粒子从黑洞逃逸。这一情况就是一个携带着从黑洞里来的正能量的粒子逃逸了，即黑洞的总能量少了，而爱因斯坦的公式E=mc^2表明，能量的损失会导致质量的损失）。当黑洞的质量越来越小时，它的温度会越来越高。这样，当黑洞损失质量时，它的温度和发射率增加，因而它的质量损失得更快。这种“霍金辐射”对大多数黑洞来说可以忽略不计，因为大黑洞辐射的比较慢，而小黑洞则以极高的速度辐射能量，直到黑洞的爆炸。

抄袭百度百科的。

黑洞是一个超级致密天体。它无影无形，体积趋于零，但密度却无穷大。黑洞有着超乎我们想象的强大引力，能吸走它周围的一切物质，连光线也不例外。任何物体只要进入离黑洞一定距离的范围内，就会被黑洞吞噬掉。 黑洞是变为超新体的恒星在爆发后遗留下来的超压缩的核。所有的黑洞基本结构的相同，中心的奇点部分被一个不可见的边界围着，我们称这个边界为“视界”，视界的尺码叫史瓦西半径，任何东西一旦步入视界范围就难以逃脱。还有一种黑洞是旋转的，它像一个宇宙漩涡，里面有一个内部视界。据计算，部分黑洞的质量是太阳的几百万甚至几十亿倍。它们潜伏在星系的中心，由巨大的气体坍缩而成。黑洞按其体积可分为大，中，小三类。黑洞无影无形，科学家们只能根据它的强大吸引力，判断出宇宙间黑洞的存在。

白矮星是一种低光度、高密度、高温度的恒星。因为它的颜色呈白色、体积比较矮小，因此被命名为白矮星。白矮星是一种晚期的恒星。根据现代恒星演化理论，白矮星是在红巨星的中心形成的。白矮星体积小、亮度低，但质量大、密度极高。比如天狼星伴星（它是最早被发现的白矮星），体积和地球相当，但质量却和太阳差不多。一颗质量与太阳相当的白矮星体积只有地球一半的大小。在太阳附近的区域内已知的恒星中大约有6%是白矮星。

黑洞是现代广义相对论中，宇宙空间内存在的一种天体。黑洞的引力很大，使得视界内的逃逸速度大于光速。

1916年，德国天文学家卡尔·史瓦西通过计算得到了爱因斯坦引力场方程的一个真空解，这个解表明，如果将大量物质集中于空间一点，其周围会产生奇异的现象，即在质点周围存在一个界面——“视界”一旦进入这个界面，即使光也无法逃脱。这种“不可思议的天体”被美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒命名为“黑洞”。

“黑洞是时空曲率大到光都无法从其视界逃脱的天体”。（电磁波）也逃脱不出。黑洞无法直接观测，但可以借由间接方式得知其存在与质量，并且观测到它对其他事物的影响。借由物体被吸入之前的因高热而放出和γ射线的“边缘讯息”，可以获取黑洞存在的讯息。推测出黑洞的存在也可借由间接观测恒星或星际云气团绕行轨迹取得位置以及质量。

宇宙黑洞存在

宇宙黑洞:

斯皮策太空望远镜捕捉到的宇宙中隐藏黑洞的，其中**亮点表示一个内含“类星体”黑洞的遥远星系，它的外围被一层宇宙气体尘埃紧密环绕。

新浪科技讯 近日国际天文学家通过美国宇航局斯皮策太空望远镜的一项最新观测结果，在宇宙中某一狭窄区域范围内，首次同时发现了多达21处却一直深度隐藏着的宇宙“类星体”黑洞群。

这一重大发现第一次从正面证实了多年来天文学领域有关宇宙中有数目众多的隐身黑洞广泛存在的推测。充分的证据使人们相信，在浩瀚的宇宙中，的确充满着各种各样未被发现的巨大引力源泉--"类星体"黑洞群体。有关该项最新发现的详细内容，研究人员已撰文正式刊登在了2005年8月4日出版的《自然》杂志中。

“深藏不露”的类星体

我们知道在现实中的宇宙黑洞，由于其巨大的引力作用，连光线都被紧密吸引束缚，因而无法被人们直接观测发现。为确定黑洞天体存在的证据，天文学家通过研究发现，在黑洞周围的物质行为具有其特定行为：在黑洞周围的宇宙空间中，气体物质具有超高的温度，并且在被黑洞强大引力场吸引剧烈加速后，这些物质在彻底消失之前均会被提升到接近光速。而当气体物质被黑洞彻底吞噬后，整个过程都会释放出大量的X-射线。通常正是这些逃逸出来的X-射线，显示出此处有黑洞确实存在的迹象。这便是以往人们发现黑洞的最直接证据。

而另一方面，在一些格外活跃的超大型宇宙黑洞周围，由于其对周边物质剧烈的吸引和吞噬行为，还会在黑洞星体外围产生一层厚重的宇宙气体和尘埃云层，这便进一步增大了对黑洞体附近区域的观测难度，阻碍了天文学家对这些超大黑洞存在的发现工作。天文学上将这些极度活跃的黑洞定义为"类星体"。普通情况下，一 个类星体平均一年总共吞噬的物质质量，相当于1000个中等恒星质量的总和。一般情况下，这些类星体距离太阳系都非常遥远，当我们观测到他们时已经是亿万年以后的现在，这说明此类黑洞的活动出现在宇宙诞生初期。科学家推定，这种黑洞正是在成长壮大中的宇宙星系前身，所以将其命名为"类星体"。

到目前为止，只有为数不多的几个"类星体"黑洞被发现，在浩瀚的宇宙深处，是否还有数量众多的其它类星体存在，仍有待人们进一步去发现，而天文学家在该领域的研究工作则完全依靠对宇宙内部X-射线的全面观测研究来予以证实。

“充满”了黑洞的宇宙

近日，来自英国牛津大学的阿里耶-马丁内兹-圣辛格教授在介绍其首次对宇宙间隐藏黑洞的发现时说，"从以往对宇宙X-射线的观察研究中，本希望能找到宇宙中大量隐藏类星体存在的证据，但结果确都不尽如人意，令人失望。"而近日根据美国宇航局NASA的斯皮策太空望远镜(Spitzer Space Telescope)的最新观察结果，天文学家则成功穿透了遮蔽类星体黑洞的外围宇宙尘埃云层，捕捉到了其中一直暗藏不露的内部黑洞体。由于斯皮策太空望远镜能够有效收集能穿透宇宙尘埃层的红外光线，使得研究人员顺利地在一个非常狭窄的宇宙空间区域内，同时发现了数量多达21个早已存在却又"隐藏不露"的类星体黑洞群。

来自美国加州理工大学斯皮策科学中心的研究小组成员马克-雷斯在接受媒体访问时同时也表示，“如果我们抛开此次发现的21个宇宙类星体黑洞，放眼宇宙中的其它任何区域，我们完全可以大胆预测，必将有数量众多隐藏着的黑洞将会被陆续发现。这意味着，一如我们原先推测的那样，在不为人知的宇宙深处，一定有数量众多、质量超大的黑洞巨无霸，正借助着星际尘埃的隐蔽，在暗地里不断发展壮大着。”

宇宙黑洞包括物理黑洞和暗能量黑洞两种。物理黑洞有巨大的质量，但暗能量黑洞只有巨大的暗能量而没有巨大的质量。目前每个星系中心的黑洞都是暗能量黑洞。暗能量黑洞的引力与它内部的暗能量和它的旋转速度的乘积成正比，与它的体积成反比。

1宇宙黑洞的研究现状

天文学家通过长期观测发现，在宇宙中有一些引力非常大却又看不到任何天体的区域，称之为黑洞。黑洞是位居宇宙空间和时间构造中的一些深不见底的类似井状的东西，具有极大的吸引力，包括光在内的任何物体都无法逃脱被吸入的命运。这就使得人们对于黑洞的研究变得异常困难：它既不向外散发能量，也不表现出任何形式的能量，人们根本无法看到它。因此，人们对于黑洞的研究就象是对一种看不见的东西进行研究。

科学家们认为，黑洞由一颗或多颗天体坍缩形成，当一颗质量相当大的星体核能(氢)耗尽后，没有辐射压力去抵抗重力，平衡态不再存在时，这个星体将全面塌缩。质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则有可能形成中子星。根据科学家的计算，当中子星的总质量超过三倍太阳的质量时将再没有什么力能与自身重力相抗衡了，从而引发另一次大坍缩。若其质量仍大于3个太阳质量时，那么连中子的气体压力也不能平衡重力，星体将继续塌缩至它的重力半径范围之内。这时，引力之大足以使一切粒子，包括光子，都被引回星体本身，不能外逸，就形成了引力极强的黑洞。黑洞可以吞噬附近的一切物质，它先将物质吸引到附近围绕它们高速旋转；随着转速的加快，物质变为炙热的等离子体，并逐渐靠近黑洞旋转中心；当它们最终接近黑洞时，就会被吞噬。

通常，黑洞是无法被发现的，但是也有例外：如果在它附近有气团，则会产生飞向黑洞的气流，于是气流也暴露了黑洞的位置。众所周知，在压缩时气体物质会被加热到几百万度，同时产生强烈的X射线辐射。用X射线观测望远镜就可以探测到黑洞的存在。2004年，著名的“钱德拉”X射线观测望远镜发现了一颗巨大黑洞的X射线，并将其命名为“SDSSpJ306”，它位于距离我们地球26亿光年的MS0735星团。天文学家通过对这些X射线和其所在星系的重力影响一起进行检测，推测它“出生”于127亿年前———而宇宙大爆炸发生在137亿年前。这说明，黑洞与星系同时演化，两者谁也不会单独主导早期宇宙中星体的快速诞生。 在此次观测中，天文学家们还在处于星系中心的“SDSSpJ306”黑洞的周围发现了许多新生星体，而且更多的星体正在形成之中。该发现给新出现的星系形成演化理论提供了重要的直接证据。

科学家们认为，黑洞是有质量的。黑洞一般被旋转的热气体圆盘所包围，这些热气体在以螺旋运动逐渐被黑洞吸收时会发出大量的电磁辐射。黑洞附近发光的氢原子谱线宽度与旋转速度有关。旋转速度越快，氢原子发出的谱线越宽，说明黑洞的质量越大。通过对氢原子谱线研究发现，“SDSSpJ306”黑洞有10亿个太阳重，所产生的能量更是太阳的20万亿倍。这个黑洞如此之大，以致它的引力作用范围大小与银河系相当。在这个黑洞吞噬星团的同时，还将一些热气体以射流形式喷还给宇宙，形成了两个巨大洞穴，每个洞穴的直径大约为65万光年。黑洞再次喷发出来的气体质量，相当于1万亿个太阳质量，这种喷射已经持续了1亿年之久。

黑洞有大有小。超巨黑洞的质量达到太阳的数百万甚至数十亿倍。小黑洞的质量与太阳基本处于一个数量级，主要由质量相当于太阳10倍左右的恒星发生超新星爆炸形成。超巨黑洞位于星系中心，据推测每个星系都有，质量一般约为星系总质量的05%。2002年10月，欧洲科学家宣布了银河系中心存在超巨黑洞的最佳证据。他们说，过去20年中，科学家们一直在观测银河系中心一些星体的活动情况，尤其对一颗名为S2的星体的运行轨道进行了跟踪研究，最终得出结论：S2附近确实存在一个巨型黑洞。质量是太阳7倍的S2，以每小时18亿公里的高速每152年绕银河系中心一周。之所以如此高速，是因为它周围存在黑洞，“害怕”被黑洞“吞噬”。经过计算，这一黑洞距地球26万光年，质量是太阳的370万倍。 银河系中心黑洞每年“食量”不足地球质量的1%。黑洞“食量”是根据它吞噬“食物”时发出X射线的强弱程度计算出来的。科学家还提出，如果黑洞获得了源源不断的“食物供给”，就可能从相对安静的状态中“醒来”，处于活跃状态中。

2黑洞的种类

按组成来划分，黑洞可以分为两大类。一是暗能量黑洞，二是物理黑洞。暗能量黑洞主要由高速旋转的巨大的暗能量组成，它内部没有巨大的质量。巨大的暗能量以接近光速的速度旋转，其内部产生巨大的负压以吞噬物体，从而形成黑洞。暗能量黑洞是星系形成的基础，也是星团、星系团形成的基础。物理黑洞由一颗或多颗天体坍缩形成，具有巨大的质量。当一个物理黑洞的质量等于或大于一个星系的质量时，我们称之为奇点黑洞。暗能量黑洞的体积很大，可以有太阳系那般大。但物理黑洞的体积却非常小，它可以缩小到一个奇点。

3暗能量黑洞的形成

根据科学家们的推算，宇宙大爆炸大约发生在137亿年以前。宇宙大爆炸之后，就形成了宇宙。它由两部分组成。一是由暗能量组成的世界，称之为黑暗世界；二是物质组成的世界，称之为物质世界。黑暗世界以旋涡场的形式存在，整个宇宙空间都被各种不同大小的旋涡场所充满。而物质世界则主要是以宇宙尘埃的形式存在,它们不均匀分布在各个旋涡场之中。在一个如星系般大小的旋涡场中，以Ep来表示宇宙尘埃绕它的旋涡中心运动的总动能。该旋涡场内的暗能量则分为两部分。一部分为旋涡中心的暗能量，以En1来表示。另一部分为旋涡中心之外的暗能量，用En2来表示。以En来表示星系的总暗能量，则有En=En1+En2。宇宙尘埃的运动是由暗能量来推动的。当En=Ep时，暗能量将全部转化为宇宙尘埃运动的动能。在这种情况下，旋涡场处于一种平衡状态，它既不收缩，也不膨胀。

下面分几种情况进行讨论。

(1)恒星的形成

当旋涡场内的宇宙尘埃很多时，Ep值比En大很多,即暗能量的旋转负荷太重。在旋涡场的旋转角速度不变的情况下，我们可以得到宇宙尘埃绕旋涡中心运动的总动能公式，如下所示：

Ep=MpVp2/2=Mp(ωR)2/2…………（6）

上式中，Vp为宇宙尘埃绕旋涡中心运动的平均速度，Mp为旋涡场中宇宙尘埃的总质量，ω为旋涡场的旋转角速度，R为宇宙尘埃到旋涡中心的平均距离。根据这条公式，当宇宙尘埃向旋涡中心靠近时，Ep值就会减少。当Ep值比En大很多时，旋涡场的转动负荷太重。在这种情况下，旋涡场必定收缩，宇宙尘埃必定向旋涡中心靠近，最后沉积到旋涡中心处变成沉积物。随着时间的推移，旋涡中心处的沉积物越来越多，最后变成了一颗恒星。恒星形成之后，当En=Ep时，其余的宇宙尘埃就再也不能沉积到旋涡中心。这些余下的宇宙尘埃就会在较小的旋涡场中形成围绕恒星运动的自转行星。

(2)星系的形成

当旋涡场很大,宇宙尘埃很多,En值与Ep相差不多时，旋涡场就处于一种平衡状态。在这种情况下，这些宇宙尘埃就无法靠近旋涡中心。这个大旋涡场中有无数个较小的旋涡场。象上述(1)所说的那样，每个小旋涡场形成一个恒星，无数个小旋涡场就会形成无数个恒星。这些小旋涡场都跟随大旋涡场旋转，由此而形成星系。

(3)宇宙旋涡的形成

当旋涡场内没有宇宙尘埃,即Ep=0时,旋涡场会不断地膨胀。当旋涡场内的宇宙尘埃很少时，它的总动能与暗能量相差太远，不足以阻止旋涡场的膨胀，结果，它会被旋涡场的旋转离心力抛出场外。到最后，旋涡场内将不存在任何宇宙尘埃。内部没有宇宙尘埃的旋涡场，它的旋转角速度是均匀的。旋涡场在离心力的作用下不断膨胀，它边缘的暗能量的运动速度也在不断增加。但当它的周围都有大小与它相差不多的旋涡场时，它的膨胀就会受阻。在这种情况下，旋涡场旋转的角速度以及暗能量运动的速度就相对稳定了下来，由此而形成一个不停地转动的宇宙旋涡。当星体顺着这种宇宙旋涡的旋转方向进入时，它就会被旋涡场的旋转之力弯转1800。接着，旋涡场用离心力推动它按原路返回。离开太阳系很远的慧星之所以能够返回太阳附近，所依赖的就是这种宇宙旋涡的力量。

(4)旋涡场的分类

我们把宇宙旋涡场按大小分为如下八种：

U旋涡场：又叫宇宙旋涡场，它的范围包括整个宇宙。

S旋涡场：又叫星糸团旋涡场，它的范围包括整个星糸团。

A旋涡场：又叫叫星系旋涡场，它的范围包括整个星系。

B旋涡场：又叫星团旋涡场，它的范围包括整个星团。

C旋涡场：又叫恒星旋涡场，它的范围被局限于恒星周围，包括所有行星的运行轨道。

D旋涡场：又叫行星旋涡场，它的范围被局限于行星周围，包括所有卫星的运行轨道。

E旋涡场：又叫卫星旋涡场，它的范围被局限于卫星周围。

F旋涡场：比E类旋涡场小的旋涡场。

(5)星系黑洞的形成

在每个星系的中心都有一个旋涡场，称之为星系旋涡中心。根据上述星系的形成原理，在它刚形成的时候，星系旋涡中心是没有宇宙尘埃的。在旋转离心力的作用下，它自然会向外膨胀。但在它的周围布满了很多大小与它相当的旋涡场，所以，它的膨胀受阻。各种旋涡场的旋转离心力在旋涡场边缘互相对抗，不断地进行对比和较量。经过很长一段时间之后，它们的对抗之力达到一种相对平衡状态。最后，星系旋涡中心的范围就被固定了下来。

由于星系旋涡中心是星系旋涡场的动力中心，所以，它内部贮藏的暗能量在星系中是最强大的。在强大暗能量的推动下，星系旋涡中心的旋转速度越来越快，暗能量在强大离心力的作用下不断地向旋涡中心的边缘集中，星系旋涡中心的中部地带的暗能量不断地被抽走，越来越少。最后，星系旋涡中心的内部就变成了一种真空状态，至此，它的旋转速度才能稳定下来。而星系旋涡中心的边缘就形成了一个由高速旋转的暗能量组成的圆盘，它把星系旋涡中心紧紧地包围了起来。这个高速旋转的圆盘带动周围的气体运动，使之发生激烈磨擦而发热，由此而变成了一个热气体圆盘。这个内部成为真空状态的星系旋涡中心就是一个暗能量黑洞，称之为星系黑洞。

星系黑洞被一个热气体圆盘所包围。这个圆盘的旋转速度有多大呢？在星系黑洞的形成过程中，它内部是没有质量的，即在旋涡中心内部不存在物质运动的动能。所以，它的虚拟质量为零。根据暗能量的动能公式En=MnVn2/2，当虚拟质量Mn=0时，圆盘中暗能量的速度Vn将达到无穷大。但实际上，宇宙黑洞会吸入物质，所以，圆盘的速度不可能达到无限大。将光子的性质与这个圆盘进行比较，两者的质量都接近零。由此类推，这个热气体圆盘的旋转速度应该接近光速。

由于星系黑洞是A旋涡场的旋转中心，所以我们又称之为A黑洞。

(6)星团黑洞

在星系中有很多B旋涡场。当B旋涡场内有很多宇宙尘埃，En值与Ep相差不多时，B旋涡场就处于一种平衡状态。在这种情况下，这些宇宙尘埃就无法靠近旋涡中心。B旋涡场内也有很多C旋涡场。象上述(1)所说的那样，每个C旋涡场形成一个恒星，很多C旋涡场就会形成很多恒星。这些恒星围绕B旋涡场的中心旋转，由此而形成一个星团。

在每个星团的中心都有一个旋涡场，称之为星团旋涡中心。很显然，星团旋涡中心内部是没有宇宙尘埃的。最后，它也象星系旋涡中心一样发展为一个暗能量黑洞，称之为星团黑洞。很显然，星团黑洞比星系黑洞小很多。星团黑洞的形成过程请参看第(5)部分内容。

由于星团黑洞是B旋涡场的旋转中心，所以我们又称之B黑洞。

(7)星系团黑洞

宇宙中有很多S旋涡场。当S旋涡场内聚集到很多星系时，就会形成一个星系团。产生星系团的条件是：星系绕星系团中心旋转的总动能约等于S类旋涡场的暗能量。在每个星系团的中心有一个旋涡场，称之为星系团旋涡中心。最后，它也象星系旋涡中心一样发展为一个暗能量黑洞，称之为星系团黑洞。由于它是S旋涡场的旋转中心，所以，又称之为S黑洞。星系团黑洞的形成过程请参看第(5)部分内容。

(8)宇宙中心黑洞

宇宙是一个大旋涡场，称之为U旋涡场。它的范围包括整个宇宙。所以，U旋涡场的中心就是宇宙的中心。在宇宙的中心有一个旋涡场，称之为宇宙中心旋涡场。最后，它也象星系旋涡中心一样发展为一个暗能量黑洞，称之为宇宙中心黑洞。由于它是U旋涡场的旋转中心，所以又称之为U黑洞。宇宙中心黑洞的形成过程请参看第(5)部分内容。

综上所述，暗能量黑洞分为四种类型，从大到小排列如下：U黑洞、S黑洞、A黑洞和B黑洞。U黑洞是宇宙中最大的黑洞，而且它是宇宙的旋转中心。

4黑洞引力公式

根据上述理论，暗能量黑洞由如下两部分组成：一是热气体圆盘，二是被热气体圆盘所包围的宇宙真空。很显然，在热气体圆盘的内部和外部之间形成了一种压强差，它内部的压强比它外部低很多。我们用P1和P2分别来表示热气体圆盘的外部压强和内部压强，用P来表示它们的正压强差，则P=P1-P2。很显然，正压强的方向是从热气体圆盘的外部指向它的内部的。用V来表示热气体圆盘的旋转速度，用En1来表示它的暗能量。用L来表示黑洞的体积。则，我们可以得到如下公式：

P=KEn1V/L …………（7）

公式(7)中，K为一个比例系数，称之为暗能量黑洞的引力常数。公式(7)的意思是：黑洞内外的正压强差与黑洞内的暗能量和黑洞圆盘的旋转速度的乘积成正比，与黑洞的体积成反比。

当一个物体接触热气体圆盘时，两者之间就会产生一个接触面积，用S来表示。我们用F来表示黑洞对该物质的吸引力，则可得到如下公式：

F=PS=KSEn1V/L …………（8）

公式(8)就是黑洞对物体的引力公式。很显然，黑洞对物体的引力与物体的质量大小无关。对于巨大黑洞来说，它的暗能量非常强大，它的旋转速度接近光速。所以，这种黑洞的引力非常巨大。

黑洞吸引物体是有一个过程的。当物体在黑洞的周围但未接触黑洞的热气体圆盘时，物体被黑洞吸引的受力面积S=0，则黑洞对物体的引力F=0。它意味着，黑洞外部的物体运动与黑洞的引力无关。星系中所有的恒星都绕黑洞运动，是因为黑洞是星系旋涡场的旋转中心，而不是因为受到黑洞引力的作用。

当物体接触热气体圆盘时，它就会受到黑洞的引力。但刚接触时的引力很小，而圆盘周围的气流速度却非常大。在这种情况下，物体必然被圆盘气流带动，并跟随气流而去。随着物体与圆盘的接触面增大，黑洞对物体的引力也在增大。当黑洞对物体的引力比物体绕黑洞运动的离心力大时，它就会被吸入黑洞之中。这种情况表明，虽然黑洞的引力与物体的质量无关，但物体被黑洞引力吸入洞内的过程却与物体的质量有关。

在物体进入黑洞之后，该物体就会被黑洞内部的压强所包围。物体内部的压强与它在黑洞外部时的压强相等。所以，在物体的内部和外部之间就形成了一种压强差，根据公式(7)就可以求出它的值。正压强差的方向是从物体内部指向外部的，受力面积包括物体的全部表面。结果，物体的整个表面同时受到强横无比的拉力，在刹那之间它就会被这种强大的拉力撕得粉碎，最后变成了气态状。

当光子进入黑洞时，它也会被黑洞的引力所包围。光子内部的压强与它进入黑洞之前是一样。所以，在光子的内部和外部之间就会形成强横无比的压强差。结果，象上面所叙述的一样，在光子进入黑洞的刹那之间就会被黑洞的引力撕得粉碎。所以，在光子进入黑洞后，它是无法从黑洞中逃出来的。

结论：包括光子在内的任何物体，它们进入暗能量黑洞之后都会在刹那之间爆炸开来，变成气态状。

黑洞是一种引力极强的天体，就连光也不能逃脱。当恒星的史瓦西半径小到一定程度时，就连垂直表面发射的光都无法逃逸了。这时恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出。由于黑洞中的光无法逃逸，所以我们无法直接观测到黑洞。然而，可以通过测量它对周围天体的作用和影响来间接观测或推测到它的存在。黑洞引申义为无法摆脱的境遇。2011年12月，天文学家首次观测到黑洞“捕捉”星云的过程。

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