黑洞是个奇怪的天体，现代天文学家如何测定？这里有你需要的答案

白云追月素

致密的天体——黑洞

卡冈都亚艺术黑洞，也可以说是影视剧黑洞模型

它们是宇宙中最可怕的天体，所在之处“寸草不生”，只有那无尽深渊般的视界。这就是黑洞，很多物理学定律在它面前就好像出现在黑洞面前的恒星与星尘，消失的无影无踪。黑洞是很多朋友非常喜欢的一个词语，主要是因为它的特殊性，还有黑洞带给我们的，宇宙特殊视角的震撼——宇宙中居然有这么恐怖的天体……任何事物只要到达或者进入黑洞的视界范围都将无法逃脱，包括宇宙中拥有最快速度的光。
黑洞的起源和分类

常言道英雄不问出处，黑洞是宇宙中的常胜将军，无论谁在它的面前都将被吞噬，不过在科学领域，我们还必须要刨根问底。那么黑洞是怎么产生的呢？一个质量为太阳质量三倍以上的恒星就会坍塌为黑洞，这些相对较小的恒星级黑洞也可以通过中子星合并现象产生。中子星也可以与黑洞合并以形成更大的黑洞，或者两个黑洞也可以碰撞，此类合并现象还会伴随出现被称为引力波的现象。

黑洞渲染图，模拟黑洞与吸积盘

更神秘的是在几乎所有星系中心都发现有黑洞，也就是超大质量黑洞，其质量可能是太阳质量的数百万或数百亿倍。那么这么大的黑洞是如何产生的呢？一种原因是宇宙早期的直接坍塌现象产生的，比如天文学家发现一个黑洞是在宇宙大爆炸之后6.9亿年之后产生的，这么短的时间内不可能自然形成如此巨大的黑洞，所以它很可能是宇宙早期不稳定的粒子状态而直接坍塌形成的。

另一种可能与宇宙的暗能量与暗物质有关，目前天文学家对暗物质和暗能量的理解还有限，所以这一理论还需要不断证明。还有一种可能是一团超大质量的星尘坍塌形成了黑洞，超大质量星尘坍塌形成的就不是恒星了，而是星系。

计算机模拟两个即将相撞的黑洞

就像恒星一样，恒星通过不同的演化阶段可以进行分类，比如可以分为红巨星，白矮星，中子星等等，我们的黑洞也有两种分类方式。那么我们刚才说到的超大质量黑洞，恒星坍塌演化成的恒星级黑洞就是黑洞的分类了，还有一种是微小型黑洞，微小型黑洞理论上可以在地球上模拟，这完全是按照黑洞质量和可视化半径分类的。

黑洞的第二种分类方式与它们是否旋转有关。非旋转黑洞被称为史瓦西黑洞。这些黑洞拥有不旋转的核心，它们有两个主要的特性，一个是奇点一个是视界，奇点是黑洞坍塌核心的名字，而视界是一个围绕着黑洞的假想球体，也可以说是黑洞吃天体的大嘴。

旋转的黑洞也分为两种，吸积盘也与黑洞旋转的方向相反，分别为逆时针和顺时针。另外黑洞旋转得越快 , 它的吸积盘就越靠近它

旋转的黑洞被称为克尔黑洞。这些黑洞旋转是因为坍缩成黑洞的物体原来就是旋转的。这些黑洞就比较复杂了，具有四个特性，分别是奇点、视界、球层和静态极限。球层是旋转黑洞周围的扭曲空间区域，通常是蛋形（椭圆形）的。当黑洞旋转时，它会拖拽周围的空间形成这个区域，而静态极限是球层与正常空间的边界。
现代天文学黑洞观测科学与著名黑洞理论史蒂芬霍金辐射

看到这里相信大家对黑洞有了一定了解，可是我们说到黑洞是引力无穷大，密度无穷大本身又不发光的天体，我们怎么观测它呢？其实由于黑洞巨大的引力，往往会影响周围的天体，如果天文学家看到周围天体有的轨道不正常，很有可能周围就有黑洞，天文学家就可以通过吸积盘定位。

黑洞在吞噬恒星，释放了X射线，模拟图

吸积盘其实就像我们嘴巴周围的食物渣，黑洞在吞噬其他天体或者星尘的时候，它不是一整个囫囵吞进去，而是一点一点吞噬。受到强大引力的影响，还没来得及吃进去的天体就会在周围形成圆圆的亮亮的结构，也就是吸积盘。所以黑洞吃东西就和我们一样，嘴巴就是可视视界，而食物渣或者嘴边的奶油就是吸积盘，而你的胃或者食道就是黑洞的奇点核心。

黑洞为何拥有这么大的引力呢？主要是因为它的质量，随便一个黑洞都是几十个太阳质量，再加上的致密性。那么这么奇怪的天体，天文学家怎么给黑洞称重呢？相信这是大家都想知道的一个问题。天文学家会观察星系中心的恒星运动，我们知道这些运动暗示着星系中心有一个黑洞，所以黑洞质量可以通过恒星的非正常轨道移动速度来计算。

通过不同坐标天体的位置可以判断中央是否有黑洞，五角星区域即为黑洞

其实黑洞不仅巨大且致密，它还有一个最关键的特性——长寿。黑洞可能会慢慢蒸发变小，这可以看做是黑洞的生命周期，而慢慢蒸发变小的过程也被称为史蒂芬霍金辐射。虽然黑洞可以通过不断吞噬其他天体而增重，但是理论上黑洞是可以变小的。

史蒂芬霍金辐射如果用在较小的黑洞上效果会更加明显，而星系级黑洞也会逐渐蒸发，但是这个效果与吞噬物质的能量成一定比例，吞噬的不够蒸发的，黑洞就会缩小。所以在理论中，黑洞最终会通过史蒂芬霍金辐射蒸发。但是，对于我们所知的大多数黑洞来说，它们的蒸发时间要比整个宇宙的年龄长得多。这里就和中子星和白矮星一样，等到它们消失的时候，宇宙都不存在了。所以黑洞们甚至可以主宰末期宇宙，未来宇宙除了超级黑洞可能就没有其他天体了……

黑洞在吞噬天体之后会有X射线喷流

奇怪的天体总会引起人类特别的猜想

天文学家从未停止过对黑洞理论的猜想与证实，一些天文学家说黑洞可能是多元宇宙之间连接的窗口，但是其内部条件极其恶劣，现在的我们无法理解。还有天文学家表示宇宙可能起源于另一种白洞，也就是黑洞的对立面，黑洞是不断吞噬，而白洞是不断喷出。宇宙大爆炸现象的发生也可能是一个原始白洞内部规则的破坏。

不过这些理论实在太疯狂了，尤其是多元宇宙的窗口，人类需要通过黑洞才可以到达多元宇宙吗？这就引出了一个新的问题，如果一个人进入到黑洞中会看到什么，或者说有什么感觉？

宇航员被黑洞吞噬与逃离黑洞（艺术图）

这可不太好，黑洞的内部观察者会体验到完全不同的“现实”。如果进入事件视界，你对空间和时间的感知将完全改变。与此同时，黑洞的巨大引力会水平压缩并且还会垂直拉伸你，就像一根面条，听着好像很有趣，但是其实这是一种原子级压缩。如果是进入小型黑洞，那么可能会直接死亡，没有任何感觉，如果是超大型黑洞，也许还有几秒钟到半分钟欣赏奇怪世界的时间。

进入黑洞的可视化模拟，基于计算机数据

不过值得庆幸，这种情况现在不会发生在任何人身上，未来也不会发生在任何人身上，因为黑洞离我们的太阳系太远，无法吸入太阳系的任何物质。距离我们最遥远的黑洞位于一个距离地球131亿光年的星系中。而距离我们最近的黑洞也被称为V616 Mon，它距离我们约3000光年，质量是太阳的9至13倍。

X射线下的黑洞观测

2019年可以说是黑洞观测元年

2019年对于天文学家来说是令人兴奋的一年，因为在今年4月世界科学家合作拍摄到了距离地球5500万光年之外的M87黑洞的照片，捕捉到它需要八个地面射电望远镜在全球范围内共同工作，这是非常困难的。

2019年4月地球上八个大型观测阵列拍摄到的M87星系核心黑洞

未来，在更多国际科学观测项目的合作下，天文学和宇宙学会不断进步，人类在了解自身起源的同时也可以了解更多关于宇宙的理论思想。我们的目标是不只是星辰大海，还有永恒宇宙的意志之光。

原文地址：今日头条