黑洞是什麼東西 黑洞是怎麼形成的

導語：一直以來，黑洞都是充滿著神祕色彩的，雖然在很多影視作品中都有提及和模擬出來，但真正被世人看到的卻沒有。不過，近期世界上第一張黑洞照片被沖洗出來了。人們看到了黑洞洞口的模樣。不過，看是看到了，但很多人還是不懂什麼是黑洞?到底黑洞是什麼東西呢?黑洞是怎麼形成的?我們一起來了解。

黑洞是什麼東西 

世界首張黑洞照片

黑洞是現代廣義相對論中，宇宙空間記憶體在的一種天體。它只允許外部物質和輻射進入，而不允許其中的物質和輻射脫離其邊界。因此，人們只能通過引力作用來確定它的存在，所以叫做黑洞。也叫坍縮星。

黑洞的引力很大，使得視界內的逃逸速度大於光速。“黑洞是時空曲率大到光都無法從其事件視界逃脫的天體”。

1916年，德國天文學家卡爾·史瓦西通過計算得到了愛因斯坦引力場方程的一個真空解，這個解表明，如果將大量物質集中於空間一點，其周圍會產生奇異的現象，即在質點周圍存在一個介面——“視界”一旦進入這個介面，即使光也無法逃脫。這種“不可思議的天體”被美國物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒命名為“黑洞”。

黑洞無法直接觀測，但可以藉由間接方式得知其存在與質量，並且觀測到它對其他事物的影響。藉由物體被吸入之前的因高熱而放出和γ射線的“邊緣訊息”，可以獲取黑洞存在的訊息。推測出黑洞的存在也可藉由間接觀測恆星或星際雲氣團繞行軌跡取得位置以及質量。

北京時間2019年4月10日21時，在美國華盛頓、中國上海和臺北、智利聖地亞哥、比利時布魯塞爾、丹麥靈比和日本東京同時召開新聞釋出會，以英語、漢語、西班牙語、丹麥語和日語釋出“事件視界望遠鏡”的第一項重大成果。

黑洞是怎麼形成的

黑洞

黑洞的產生過程類似於中子星的產生過程：某一個恆星在準備滅亡，核心在自身重力的作用下迅速地收縮，塌陷，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體，同時也壓縮了內部的空間和時間。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，連中子間的排斥力也無法阻擋。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。由於高質量而產生的引力，使得任何靠近它的物體都會被它吸進去。

也可以簡單理解為：通常恆星最初只含氫元素，恆星內部的氫原子核時刻相互碰撞，發生聚變。由於恆星質量很大，聚變產生的能量與恆星萬有引力抗衡，以維持恆星結構的穩定。由於氫原子核的聚變產生新的元素——氦元素，接著，氦原子也參與聚變，改變結構，生成鋰元素。如此類推，按照元素週期表的順序，會依次有鈹元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成，直至鐵元素生成，該恆星便會坍塌。這是由於鐵元素相當穩定，參與聚變時釋放的能量小於所需能量，因而聚變停止，而鐵元素存在於恆星內部，導致恆星內部不具有足夠的能量與質量巨大的恆星的萬有引力抗衡，從而引發恆星坍塌，最終形成黑洞。說它“黑”，是因為它產生的引力使得它周圍的光都無法逃逸。跟中子星一樣，黑洞也是由質量大於太陽質量好幾十甚至幾百倍以上的恆星演化而來的。

當一顆恆星衰老時，它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料，由中心產生的能量已經不多了。這樣，它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。所以在外殼的重壓之下，核心開始坍縮，物質將不可阻擋地向著中心點進軍，直到最後形成體積接近無限小、密度幾乎無限大的星體。而當它的半徑一旦收縮到一定程度(一定小於史瓦西半徑)，質量導致的時空扭曲就使得即使光也無法向外射出——“黑洞”就誕生了。

黑洞的特徵

黑洞

一個由美國、英國、義大利和奧地利科學家組成的國際研究團隊，根據先前的研究和通過超級計算機的模擬，發現黑洞、引力波和暗物質均具有分形幾何特徵。有專家認為，這一重大發現將導致對天文學甚至物理學諸多不同領域的深刻認識。

黑洞是宇宙空間記憶體在的一種密度無限大、體積無限小的天體，所有的物理定理遇到黑洞都會失效;它是由質量足夠大的恆星在核融合反應的燃料耗盡而“死亡”後，發生引力坍縮產生的。當黑洞“打嗝”時，就意味著有某個天體被黑洞“吞噬”，黑洞依靠吞噬落入其中物質“成長”;當黑洞“進食”大量物質時，就會有高速電漿噴流從黑洞邊緣逃逸而出。科學家利用流體動力學和引力相關理論並通過超級計算機進行模擬後得出結論——“進食”正在成長過程中的黑洞，將會使其形成分形表面。

“黑洞”一詞命名者、美國著名物理學家約翰·惠勒教授曾經說過：今後誰不熟悉分形幾何，誰就不能被稱為科學上的文化人。中國著名學者周海中教授曾經指出：分形幾何不僅展示了數學之美，也揭示了世界的本質，從而改變了人們理解自然奧祕的方式;可以說分形幾何是真正描述大自然的幾何學，對它的研究也極大地拓展了人類的認知疆域。可見，分形幾何有著極其重要的科學地位。

黑洞是宇宙中最神祕的自然現象。它為什麼具有分形幾何特徵，其原因現在還是一個謎。