環球蒼蠅
黑洞是現代廣義相對論中，存在于宇宙空間中的一種天體
黑洞的引力極其強大，使得視界內的逃逸速度大于光速
空空如也的天區
黑洞就是中心的一個密度無限大、時空曲率無限高、體積無限小，熱量無限大的奇點和周圍一部分空空如也的天區
這個天區范圍之內不可見
依據阿爾伯特-愛因斯坦的相對論，當一顆垂死恒星崩潰，它將聚集成一點，這里將成為黑洞，吞噬鄰近宇宙區域的所有光線和任何物質
故而，“黑洞是時空曲率大到光都無法從其事件視界逃脫的天體”
對于質量大于太陽質量3.2倍的坍縮核，由于沒有能夠對抗引力的斥力，核心坍塌將無限進行下去，從而形成“黑洞”
而對于超大質量黑洞，其成因推測有二
1、由恒星黑洞逐漸吸積合并而成
2，當星云質量足夠大時，直接跨越主序星階段形成黑洞
超大質量黑洞通常存在于星系核心，或許是恒星系形成的重要動力
說到黑洞，直觀想到的就是下圖的樣子
然而黑洞并不是幾何形狀上塌陷的“洞”，不是虛空，而是實實在在的致密天體，但卻對人類的探測手段隱形
黑洞，有關的一些知識
黑洞的分類
超大質量黑洞： 存在于星系中心，質量巨大
迄今所知最大的黑洞位于星系S5 0014+81的中心，質量約為太陽的400億倍
中介質量黑洞：是質量超過恒星黑洞，但遠小于超大質量黑洞的一種黑洞
恒星黑洞：大質量恒星（約20倍太陽質量）引力坍塌后所形成的黑洞，可以借由伽馬射線暴或超新星來發現它的蹤跡
已知最小質量的黑洞大約有3.8倍太陽質量
微型黑洞：又稱作量子黑洞或者迷你黑洞。取名量子力學黑洞的原因是在這個尺度之下，量子力學的效應扮演非常重要的角色。微型黑洞的產生有可能是在大型強子對撞機內就可以觀測到的重要現象
黑洞的形成
宇宙的演化，很大程度上就是引力的游戲
而說到黑洞，它的方方面面都有引力的影子
恒星黑洞的前身是大質量恒星
宇宙中無時無刻不在進行著下圖中的循環，并創造了宇宙中豐富的元素
星云在引力作用下逐漸向內坍縮，引力勢能轉化成熱動能；原料充足的情況下，能量逐漸累積點燃氫聚變；主序星核聚變持續億萬年（質量越大壽命越短，質量增大2倍，壽命減為1/750），失去了熱核反應抵抗引力的冷恒星，再次踏上坍縮之路；不同質量的恒星會有不同的宿命。
對于質量大于太陽質量3.2倍的坍縮核，由于沒有能夠對抗引力的斥力，核心坍塌將無限進行下去，從而形成“黑洞”
如何觀測黑洞
黑洞事件視界內，逃逸速度超過光速，導致任何已知的電磁輻射都有去無回，因此，人類無法直接觀測黑洞
但是天文學家們還是有很多曲線救國的方法
吸積盤
黑洞的吸積盤由極高溫度的等離子體構成。高溫必然會形成輻射，而吸積盤又位于視界之外，其輻射就能被探測到
根據計算分析，若中心天體為年輕的恒星或者原恒星，那么吸積盤輻射多半處于紅外區，而中子星及黑洞產生的吸積盤的輻射多半處于光譜的X-射線頻段
引力透鏡
黑洞通常質量巨大，在其引力場作用下，引力透鏡效應非常明顯
通過觀測計算可以得知黑洞所處的位置、質量等信息
引力透鏡效果示意圖
上面動圖是兩個黑洞合并的模擬動畫。可以看到在巨大引力的作用下黑洞周邊天體的密度、亮度等發生了巨大變化
潮汐撕裂事件(TDE)
接近黑洞的天體，并不會被黑洞一口吞掉，而是在巨大潮汐力的作用下被撕裂（部分足夠小的天體也有被直接吞掉的可能）
雖然一顆恒星完全崩解看似無比壯觀，但這只是煙火秀的開始
恒星被撕裂后，殘骸逐漸從運行軌道上散落
由基礎軌道力學可知，殘骸中大約一半物質呈長條狀拋出黑洞周遭區域，另一半則向黑洞繞行成為吸積盤──物質逐漸注入黑洞的漩渦構造
當吸積盤物質墜入時，受重力與摩擦力推擠而加速至接近光速，并且加熱至大約25萬℃
典型的TDE會持續數星期到數個月，短暫照亮蟄伏隱形的黑洞，讓星系中每顆恒星都相形失色
超級大殺器──事件視界望遠鏡
上文提到過，黑洞吸積盤的輻射主要在X-射線頻段
因此，天文學家們為了給黑洞拍照，建造了地球尺寸的虛擬射電望遠鏡—事件視界望遠鏡（EHT，Event Horizon Telescope）
關于黑洞這個神秘的天體，還有太多的未解之謎
小伙伴們共同期待天文學家們給我們帶來更多研究成果吧！
由于逃逸速度超過光速，人類無法探測到來自黑洞的電磁輻射，給人形成的無底深淵的印象
然而隨著技術的進步，對黑洞的研究已經取得的長足的進步，并得到了下圖的模型
迄今最大的恒星級黑洞
2019年11月28日，國際頂尖科學期刊《自然》在線發布了我國天文學家主導的一項重大發現
中國科學院國家天文臺劉繼峰、張昊彤研究員領導的研究團隊發現了一顆迄今為止最大質量的恒星級黑洞
這顆70倍太陽質量的超大恒星級黑洞，遠超理論預言的質量上限
顛覆了人們對恒星級黑洞形成的認知，勢必推動恒星演化和黑洞形成理論的革新
這次發現的黑洞是恒星級的黑洞，質量非常小，它的視界也非常小，相比于前一陣做過照片的超大質量、M87黑洞，它的視界要小的多的多，我們目前的技術還沒有辦法給它拍照片。
