导读：雨过天晴后，我们常常在天空中看到美丽的彩虹。也就是说，彩虹是在下雨之后，空气中存在许多小水珠，经过阳光的照射，发生反射和折射形成的。可是，宇宙中的黑洞是如何形成呢？至今为止，没有人见过黑洞，所以即使让你站在黑洞的边缘上，也无法看清楚黑洞内部
雨过天晴后，我们常常在天空中看到美丽的彩虹。也就是说，彩虹是在下雨之后，空气中存在许多小水珠，经过阳光的照射，发生反射和折射形成的。
可是，宇宙中的黑洞是如何形成呢？至今为止，没有人见过黑洞，所以即使让你站在黑洞的边缘上，也无法看清楚黑洞内部的情形。更何况，黑洞具有强大的吸纳力，我们根本就没有办法站到它的边缘上。假设有幸站上去了，也会被拖进黑洞中，无法出来。
宇宙中存在很多气态的恒星，温度很高，对外辐射的压力也很大。可是当压力和恒星物质间的引力达到平衡的时候，恒星就能保持稳定的状态，例如太阳就是这样的。
但是，靠能量来维持平衡，能量总会有耗尽的一天。一旦这一天到来时，恒星表面的反应依然很激烈，那么恒星就开始膨胀，像气球一样。如果这时候，恒星的能量没有得到及时补充，恒星发出的光就不会像从前那样耀眼、炙热了。它的光亮会一点点减弱，呈现出暗红色，温度也深处宇宙会随着下降。恒星的能量在不断地减少，体积却不断地向外膨胀，等到辐射压力不能抵抗自身的吸引力时，便从核心开始出现坍缩。
根据牛顿的万有引力定律，我们可以知道，引力和质量是成正比的。相同条件下，质量越大的物体，它的引力也会越大，而且和距离的平方成反比，距离越远，引力也就越小。恒星不断地坍缩，距离就会逐渐缩小，压力会不断地增大，这样坍缩的情况就会越来越严重。这样，恒星逐渐变小，密度却不断增大，恒星坍缩的速度也会越来越快。而且在这个过程中，由于摩擦加剧，温度会不断地升高，甚至可以达到1亿℃。
当温度达到极点后，恒星就会无法承受，最终会像气球那样爆炸，散落下无数碎片。于是，质量较小的恒星成为了白矮星，而那质量超过太阳质量三倍的恒星，由于没有和自身重力相抗衡的能量，会再次发生坍缩。
就这样，恒星的直径会越来越小，直到变成一个非常小的“点”。这个点就是“奇点”。以奇点为中心的范围内的引力是非常巨大的，任何东西都会被它吞噬，包括光。又因为光线在这个范围内发生扭曲，所以我们无法看到恒星了，这样黑洞便形成了。科学家把以奇点为中心的这个范围，叫做黑洞表面。
那么，黑洞究竟有多大呢？我们可以利用太阳为例来说明一下。以太阳的质量是不会形成黑洞的，如果说太阳要坍缩成黑洞的话，这个黑洞大概就是直径不到2厘米的球体。体积这么小，密度就很大很大，让我们无法想象。
黑洞的形成
一个光亮的恒星为什麼会变成黑洞 答案是恒星衰老了恒星的成份多为氢气,也就是让兴登堡号这样的飞船飘浮不坠的轻质物质氢就是让恒星发光的燃料每个恒星的内部都在进行核融合反应,有点像连续引爆氢弹那样,将氢气转化为能量:光与热恒星在「燃烧」氢气时,必得面对一场拉锯战:一方面恒星内部的热压力会促使恒星扩张,就像把气球吹大那样:另一方面,恒星本身重力的拉扯力又促使恒星缩回来因此恒星在发热时,这场拉锯战是陷於胶著状态的,恒星的大小也不会起变化但一旦核反应停止,恒星就得对重力让步,因而整个崩溃下来,就像气球泄了气一样
不过恒星年纪一大就开始变冷由於没有了热能,这个老迈的庞然大物无法产生足够的内部压力以抵抗重力的收缩,因此开始崩溃并缩小但恒星虽然在缩小,却没有损失任何物质;氢仍旧在,只是被极力压缩而已这意味著恒星所有的质量都向中心趋进许多,也就是将重力集中於一个小地方小型的恒星会缩小成所谓的「白矮星」,与地球大小相当,但已停止核融合的恒星较大的恒星则在一抹耀眼的华光,所谓的「超新星」爆炸中自我毁灭殆尽,原来的质量几乎被轰得一点不剩
但如果恒星的剩余质量够大(约达我们的太阳质量的一点四倍)那麼这些仅存的物质可能会变成黑洞以下图为例,这个恒星被压缩到直径只有一英哩此时表面上的重力强得连它自己的光都无法逃脱那个天体还在原地,再也看不到它了任何接近它的物体都会被吸进去,然后消逝在「黑洞」中
←黑洞行成过程
黑洞和时间的关系
依照爱因斯坦的相对论,重力会使时间慢下来因此当我们接近黑洞的时候,由於受到极强的重力效应,时间确实会缓慢下来,甚至有可能在我们接近到黑洞某个范围内,当经过一秒钟时,外界已过了100年
若把时钟放在重力微弱的地方(例如地球)是很难(但仍可以办到)测出重力对时间的影响的但若把时钟放在重力强大,如黑洞之处,则立刻可见到重力对时间产生的影响,至於影响之大小又依观察者位置之不同而有不同对於掉入黑洞中的太空旅行者而言,重力增大会使他对事物的认知加快;他会觉得他被黑洞吸了进去,一下子就到了「底」但对位於远方,不受黑洞影响的观察者而言,看到的情形与此恰好相反在他们的眼中,那位不幸的太空人似乎动得很慢,而且好像越接近黑洞,就移动得越缓慢原因是,根据相对论的预测,黑洞的强大重力会使时间延缓下来,所以那个太空人似乎永远都还没掉落到底在最底下的地方 所有的质量和能量都被浓缩为极小的点 空间消失了,时间也停止了黑洞内应用於外界的一切物理定律都宣告终止,因此我们无从得知黑洞里到底是何种光景
有一位学家〈史瓦西〉算出一个范围,再范围之内的时间和各种物理现象都和外面不同,例如:时间较慢,重力较大因为是史瓦西算出来的,所以称为史瓦西半径界面,又称事像地平面
事像地平面指的是黑洞内时间与外界是完全不同的状态由於光被重力所牵引,在黑洞里的时间一分钟或许等於外界的数十年好比说你现在被吸入黑洞内,你在里面一分钟后就会被挤缩压毁可是或许在几秒后你看到了有其他人也被吸入黑洞内,但这其实是数十年后被吸入的
黑洞的两极喷流
↑1997年6月9日美国太空总署发布新闻指出,哈柏太空望远镜红外光广角镜头摄得NGC4151星系核心附近的一颗黑洞正进行烟火般的喷流景象(左上图)其他3张照片分别是利用紫外光(左下图),可见光(右图上下)所摄得,每张图的中央处正是黑洞的所在位置,而黑洞的喷流是以对称的方式呈现
自从1911年爱因斯坦发表弯曲时空的「广义相对论」后不久,很多天文物理学者都相信在强大重力作用下会有黑洞的存在因为一般初步的想法是类似地心引力 (重力)的作用,若在如此强大重力作用下,会不断地吞噬附近的物质,连在真空中每秒速度高达30万公里的「光」临近黑洞时都无法幸免,无法逃脱它强大重力的吸引况且只有物质被吸入而不会释放出来,所以它是我们无法目视得到会有任何东西呈现的黑暗「区域」,我们称为「黑洞」
在一般人的心目中,黑洞在宇宙中就好像地球上传闻已久的神秘百慕达三角地带从一些简短的报导里,我们知道黑洞在宇宙的时空里是一个非常小的点,但这一小小的点却有无穷的吸引力(重力),会不停吞噬它周遭的物质(如尘埃,星体),即使光波也在所难免一般人相信黑洞可能是由巨型星球演化,经超新星爆发后,接近星体中心的物质剧烈地塌陷而成的存在宇宙中的数目可能很多,且还有很多奇怪而未经证实的特性,足以影响人类对於整个宇宙和时空的想法
近代天文物理学大师史蒂芬 霍金 (也就是「时间之箭」一书的作者)在1974 年提到「黑洞蒸发」的论点,他强调黑洞所吞噬物质的状态,是像量子物理所说的呈现出量子化的「激发态」(不稳定状态),这时会在南北两极的地方向外喷流出激发态的物质,这就是所谓的「黑洞蒸发」现象
直到哈柏太空天文望远镜上了太空且发挥功能,藉著它的广角镜头红外光相机所拍摄的红外光谱图案(因为红外光可穿透各个星球外围云气的障碍)让我们可直接看到星球的原貌终於在1997年5月12日,NASA宣布发现了距离我们5千万光年外的 M84 星系中心处,有颗约为太阳3亿倍质量的黑洞正像放烟火般地喷流出大量物质接下来,天文学家利用哈柏太空天文望远镜和欧洲的红外光太空望远镜,也发现许多黑洞都有像烟火般的喷流景象
↑1997年5月12日美国太空总署 (NASA)发布消息指出,利用哈柏太空望远镜上红外光相机广角镜头的光谱图影像,发现在M84星系中心处有一个约为太阳3亿倍质量的黑洞这是人类首度发现黑洞的两极正以每秒400公里的速度向外喷流物质左图中央处标示出位於M84星系中心发现此正在喷流的黑洞位置右图中蓝色的部分是位於黑洞旋转盘面上正被黑洞吸进去而朝向我们而来的云气,红色的部分是旋转盘面上正远离我们而去的云气
↑模拟黑洞两极喷流的过程: 图1黑洞强大的重力正吞噬著邻近星球的云气 图2黑洞所吞噬的物质形成了不稳定的状态 图3黑洞正进行两极方向的巨观喷流 图4经过剧烈的喷流后,黑洞又趋於稳定黑洞持续进行吞噬邻近星球的云气,不久后将会有第二波的喷流产生 图5远观黑洞进行一波接著一波南北对称的喷流
四,黑洞和相对论
在这里又谈到爱因斯坦的相对论本来黑洞并非一定得由大质量的恒星演变而成, 只是一般星体不可能一下子缩到底所以恒星演变成黑洞只有经由大质量塌缩这一途径此结论已由相对论导出,至於黑洞与外界断绝关系,我们可以把其形状试想成细长瓶子状进入瓶子的一切短程线,都只能按弧线落到其底部因此形成禁锢的空间,任何物体都无法逃出但这个禁锢空间对外界是开放的,只是进的去出不来而已,也就是它和外界相通只有单向性这个禁锢空间的内外分界称为「事界」,也就是史瓦西半径的界面,过了这界线,外界就无从得知了内部的人最远只能到达史瓦西半径界面,亦即事界是他们世界的端点而史瓦西界面是由史瓦西首先依据相对论所求出的解,后人便称之为史瓦西黑洞然而其实事界的概念已先於爱因斯坦早存在,但他创见性的两点在於时空弯曲以及光速是一切物体运动的极限
五,黑洞的利用
物理学家把有序的相反概念,也就是无序状态叫做熵(Entropy) 一个封闭的物质世界系统,无论甚麼物理变化,全熵量即无序的总量绝不减少,这称热力学第二定律最后熵达到最大而成平衡状态,这就是所谓的热寂,这时到处能量分布相同,宇宙再也活不起来了没有运动,也就是没有时间,宇宙就不存在了! 引力能的熵比核能以及热运动能的熵小得多,通常引力场绝非无序的但黑洞把通常共存物体吞噬进去,就使黑洞失去多样性而驱於统一,於是就包含一定的熵,把黑洞引力场转为其他形式就不能百分之百有用但黑洞有熵是肯定的若非如此,投入极大量的无序的东西到黑洞中,岂非全体熵减小了这就和热力学第二定律相违背了而黑洞的引力能,可看为存於表面,恰如水滴表面张力那样的表面能如果给水滴补充能量,它就会激烈震动而分裂因为面积不够容纳更大的能量同样的,如果对黑洞施以能量,类似的理由它会震动,用引力波放走能量,因为它不能分裂它的表面积依然和初始界面表面积一样,亦即表面积不能减少,这可称为「不减能」黑洞一形成,对应的表面积就是永远不可灭再来谈到若黑洞自转或带电的话,其塌缩星的能量便对应增加因为各个电场互相排斥,要合成一体必须作功所以电荷凝缩伴随著电场能量的储存以后吸收等量反符号电荷,变成中性,就等於把储存的能量放出事实上,塌缩星的全部能量包含了寄存的电量而黑洞有不可灭表面能量,自转能量,电场能量三种自转能和电场能不是以熵的形式寄存的旋转速度降低,电荷中性化,就可送出能量,所以只有表面能是熵性的 但要如何获得其能量呢 在这里提供了「弹道法」它是把物体射入能层,让它分裂为二一个跌进了事界,一个抛了出来,而跑出的便带走了能层的能量
六,不同形态的黑洞
在黑洞学的领域裏,科学家认为黑洞在质量的分类只有两种,一种是太阳的数百万至数十亿倍(supermassive type)另外一种是只有太阳的数倍(stellar type),可是现在美国太空总署及Carnegie Mellon 大学却发现了另外一种型态的黑洞,其重量介於一百倍至一万倍之间,这种新发现的黑洞可能普遍存在於螺旋星系裏,其太小却比月亮还小,天文学家称之为中量级(middleweight)黑洞
天文学家认为其星系中心有一个相当活跃的中量级黑洞,M82曾与M81擦身而过,造成M82内部的星球与星云扰动,这种不寻常的碰撞可能是造成M82星系中心形成中量级黑洞的原因
新型态的黑洞是经由X-Ray射线的发现而确认,而X-Ray射线是黑洞附近的物质被吸入黑洞之前所散发出来的最后能量,经由X-Ray望远镜的侦测与光谱仪的对照,可以确定黑洞的大小及活跃程度这种新型态的黑洞很可能是数个轻量级的黑洞联合而成,这些轻量级的黑洞在M82星系裏有数以百万计,因不明原因而合并成较大的中型黑洞
七,双黑洞系统
当天空中某个天体正踏著醉拳般的步伐晃动时,天文学家就晓得在这醉拳 高手附近应该还有另一个天体正与之对峙天体之间最重要的作用力 是万有引力,它会使周遭天体的运动轨迹改变例如,以前的天文学家是先 观测到天王星(Neptune),但是却发现天王星环绕太阳运转的轨道与计算 不合,因而推断天王星之外应该还有另一颗行星,之后,观测者便在天王星轨道 之外又发现了海王星(Uranus)此外,天文学家也利用这种方式来判断 双星系统
荷兰Leiden天文台的Nico Roos观测天龙座(Draco)的类星体(quasar)1928+738 所发出的喷射流(jet),他发现这条喷射流也有”摇头晃脑〃的现象,可能这种 进动(precession)是由类星体1928+738核心中的双黑洞系统所造成的 由喷射流摇头晃脑的幅度和频率,天文学家推算出这二个黑洞以周期29年 相互绕著运动,并且整个系统应该具有一亿个太阳质量
以前就有人提出双黑洞系统的构想,而类星体1928+738正好是这个构想 的最好证明Roos并提出类星体1928+738内双黑洞系统的形成原因,可能 是由二个中心都拥有黑洞的星系相互碰撞合并而成的许多天文学家都相信 在类星体中或在活跃星系(active galaxy)中,星系合并的情形是常常发生 Roos相信双黑洞系统的相互快速运转,会使得二个黑洞越转越靠近,最后也会 合并成一个黑洞,因此这些双黑洞系统应该都是些短命鬼
黑洞是一个时空的黑暗区，由一些质量颇大的星体经重力塌缩后所剩余的东西，是一个重力极大的天体。视界内任何物质都不能从里面跑来，甚至是光都不例外，所以是一颗渿黑的天体，因而得名为黑洞。因为无法从可见光这途径看到黑洞，所以只能以被黑洞吸引掉落其上的物质所释放的辐射来确定它们的存在。 黑洞 黑洞的形成 当一颗质量相当大的星体的核能耗尽后（巨大的恒星：质量是太阳质量的八倍以上）死亡时，恒星的残骸可能会形成黑洞。而黑洞的形成是因为大质量的恒星在演化的未期都会发生超新星爆炸，没有辐射压力去抵抗重力，平衡态不再存在，这星体将全面塌缩，成为中子星。若其中子星的总质量大于三倍太阳的质量，那么连中子简并气体压力也不能平衡重力，星体将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，都被引回星体本身，不能逃脱。 黑洞的界限 当一个黑洞形成后，塌缩还会进行下去，所有物质会无可避免，所有质量将集中在一个非常细小的质点，称为奇点。黑洞的表面层称为事件穹界。而这表面层和中心奇点的距离就是史瓦半径。任何物质要从黑洞的史瓦半径跑到外面去，它的逃离速度便要大于光速。但根据狭义相对论，光速是速度的极限。重力庞大得连光线也逃不出去，这个连光线也逃不出去的面，称为事相面。光线和任何物质都只能从事相面外部进入其内部，而无法从里边逸出。这个事相面的里边就是黑洞。 探索的黑洞 黑洞不发光，所以是不可能用天文望远镜规测得到的。但根据理论，当周围的物质被吸引时，就会透露出黑洞的存在。如果一对双星中的伴星是黑洞，那么主星的物质被吸引向黑洞而形成一个吸积环。当吸积环的物质被吸入黑洞时，因摩擦而引起高温，而放出X光线。于是我们就能将重点放于X射线密近双星上。 黑洞是一类密度极高的星体。由于它周围存在巨大的引力场，所有经过附近的物质均被吸进去，即使光也不能逃脱，同样，处于黑洞里的物体也不能逃出黑洞。我们知道，地球上的物体若获得很大的初始速度，便可脱离地球的引力而飞到太空，如果初始速度足够大，还可以脱离太阳的引力而逃出太阳系，而人类用火箭发射卫星或太空船便是利用了此原理。物体逃离地球的最小初始速度是由地球的质量和半径决定的，如果地球被压缩成一个很小的球，当其半径小于某一临界值时，对周围物体的引力便会变得非常之大，即使光这种在宇宙中传播速度最快的波动也会被地球吸住而不得逃走，这时地球便变成了一个黑洞。 按照恒星演化理论，黑洞是恒星演化的最后阶段，即是「死亡」了的恒星。由于黑洞不会放射出物质或辐射，我们不能直接观察到黑洞。但是黑洞可以与邻近的恒星构成双星系统，从地球上看来，那可见的恒星 (伴星) 便好像是与一个看不见的天体不停地大跳华尔滋 (见图)，从它运动的程度可推算出那看不见天体的质量，如果那天体的质量非常庞大，便很有可能是一个黑洞。此外，黑洞的巨大引力使伴星的气体物质以螺旋轨道冲进黑洞，由于被急速压缩，物质的温度变得很高，Χ射线和伽玛射线从而产生，在地球上观察这些射线，便可找到黑洞存在的证据。 黑洞是根据现代的物理理论和天文学理论，所预言的在宇宙空间中存在的一种天体区域。黑洞是由一个质量相当大的天体，在核能耗尽死亡后发生引力塌缩后形成。根据牛顿万有引力定理
由于黑洞的第一宇宙速度过大连光也逃逸不出来
故名黑洞在此区域内的万有引力非常强大，任何物质都不可能从此区域内逃逸出去，甚至光线都被它强大的引力拉回，因此黑洞不会发光，不能用天文望远镜看到，是黑漆漆的天体，但天文学家可藉观察黑洞周围物质被吸引时的情况，找出黑洞位置。 当一个巨大的恒星(质量是太阳质量的8倍以上)死亡时，恒星的残骸可能会形成黑洞。而黑洞的形成是因为大质量的恒星在演化的未期都会发生超新星爆炸，引力的坍缩，大到连中子星这样极为紧密的结构都支撑不住，星体就会继续收缩下去，直到成为无法想像的紧密成为一点，这就是「黑洞」。黑洞所包含的物质紧密，产生的重力也强得无法想像，强到连光线都跑不出来，因此而得名。任何东西一旦掉到黑洞，便被分解、压缩而成为黑洞的一部分。 而黑洞的概念是由爱因斯坦广义相对论所推导出来的结论：一个核反应完全停止的星体，无力顶住万有引力而坍缩；当原子被压破时，就会变成白矮星，而恒星量较大时，则还会敲开原子核，变成挤成一团、密度更大百万倍的中子星；如果坍缩的恒星质量更大时，则坍缩还会进行下去，所有物质会无可避免、永远坍缩下去，所有质量将集中在一个没有大小的「奇异点」(singularity)上。 奇异点周围的重力也特别大，在某个范围以内，重力庞大得连光线也逃不出去。这个连光线也逃不出去的面，称为事相面（event horizon)。光线和任何物质都只能从事相面外部进入其内部，而无法从里边逸出。这个事相面的里边就是黑洞。黑洞是个极为单纯的星体，只包括位于中央的奇异点和围绕异点的事相面。事相面内除了奇异点之外，连一个原子也没有。黑洞与黑洞之间的区别，只能从质量、自旋角度动量（spin angulaq momentum)及电荷三个性质来判断。 黑洞不发光，就不可能发现它的存在的证据了！其实不然；例如当周围的物质被吸引时，却会透露出黑洞的存在。围绕黑洞的云气会以极高的速度运动，若侦测到气体围绕着非常小的区域高速运动，我们便能推测该区域可能有个黑洞。而当物质被吸入黑洞时，因这些气体由质子及电子的电浆组成，彼此摩擦而成高温状态，便会放出x及r射光，于是我们便可察觉黑洞的存在。 黑洞是否真的能吸进所有东西！ 黑洞是超巨星生命的终点 超巨星核融合不断失去质量
直到剩余的质量无法产生足够的重力来束缚它自己庞大的容量时
超新星爆炸便炫目的结束了恒星的一生 如果这个巨星著质量够重
超新星爆炸后便发生重力坍陷
形成中子星或黑洞 一个光亮的恒星为什么会变成黑洞？答案是恒星衰老了。恒星的成份多为氢气，也就是让兴登堡号这样的飞船飘浮不坠的轻质物质。氢就是让恒星发光的燃料。每个恒星的内部都在进行核融合反应，有点像连续引爆氢弹那样，将氢气转化为能量：光与热。恒星在「燃烧」氢气时，必得面对一场拉锯战：一方面恒星内部的热压力会促使恒星扩张，就像把气球吹大那样：另一方面，恒星本身重力的拉扯力又促使恒星缩回来。因此恒星在发热时，这场拉锯战是陷于胶着状态的，恒星的大小也不会起变化。但一旦核反应停止，恒星就得对重力让步，因而整个崩溃下来，就像气球泄了气一样。 不过恒星年纪一大就开始变冷。由于没有了热能，这个老迈的庞然大物无法产生足够的内部压力以抵抗重力的收缩，因此开始崩溃并缩小。但恒星虽然在缩小，却没有损失任何物质;氢仍旧在，只是被极力压缩而已。这意味着恒星所有的质量都向中心趋进许多，也就是将重力集中于一个小地方。小型的恒星会缩小成所谓的「白矮星」，与地球大小相当，但已停止核融合的恒星。较大的恒星则在一抹耀眼的华光，所谓的「超新星」爆炸中自我毁灭殆尽，原来的质量几乎被轰得一点不剩。 但如果恒星的剩余质量够大(约达我们的太阳质量的一点四倍)那么这些仅存的物质可能会变成黑洞。以下图为例，这个恒星被压缩到直径只有一英哩。此时表面上的重力强得连它自己的光都无法逃脱。那个天体还在原地，再也看不到它了。任何接近它的物体都会被吸进去，然后消逝在「黑洞」中。
冇讲到点灭亡
黑洞是由一个质量相当大的天体，在核能耗尽死亡后发生引力塌缩后形成。根据牛顿万有引力定理
由于黑洞的第一宇宙速度过大
连光也逃逸不出来
故名黑洞 在此区域内的万有引力非常强大，任何物质都不可能从此区域内逃逸出去，甚至光线都被它强大的引力拉回，因此黑洞本身不会发光，不能用天文望远镜直接观测到，是黑漆漆的天体，但天文学家可藉观察黑洞周围物质被吸引时的情况，找出黑洞位置。
黑洞的形成： 黑洞的形成又可以有好几种可能性，第一种较为可能的，是非常大量的物质集中聚集，而他们的密度保持不变，如此这一堆物质的引力就会随着质量的增加而越来越强，最后引力强到连光都逃不出去，那么它就会形成一个黑洞，例如把质量有14亿个太阳的星体聚集起来，就会形成黑洞，这个黑洞的直径是非常地惊人；第二种可能，是假若一颗恒星的质量固定不变，但是让它不断地收缩下去，那么它的密度就会随着体积的缩小而变得越来越大，引力场也越来越强，直到变成连光线也逃不出去的黑洞，例如要是把太阳收缩到半径只有3000米那么小，就会形成黑洞，这个黑洞直径并不大，反而是密度非常大了。第三种可能本组以科学的方法来解释：太阳的末期，氢会融合为氦，氦再融合为碳和氧以至更重的元素，直到核融合不能再提供能量为止，那时太阳内部将没有足够的压力支撑外层的巨大重力，于是整个太阳要向中心塌缩。原子将被挤碎，电子要与核子分离，直到电子产生的压力足以阻止太阳的进一步塌缩。那时的太阳密度很大，发出的光则只有原来的万分之一，遂成了一颗白矮星。但是若恒星的某一质量大于某限度时，电子提供的压力将不足以与引力抗衡，于是电子被挤入原子核内，与质子结合成中子，整个恒星塌缩为中子，密度变得更大了。当恒星的质量再比这个限度更大时，塌缩的结果是中子也无法存在，这时恒星将塌缩为黑洞。因此也有人说黑洞的形成是恒星演化、终结、死亡的结果。
参考: ccnctuedu/~tseng327/mid-term/6/6#8
甚么是黑洞？ 黑洞是一个大质量恒星死去后的残骸，是一个重力极大的天体。 黑洞内任何物质都不能从里面跑出来，甚至是光都不例外，所以是一颗渿黑的天体，因而得名为黑洞。 黑洞之始篇——黑洞的形成 当一颗质量相当大的星体的核能耗尽死亡时，恒星的残骸可能会形成黑洞，而黑洞的形成是因为大质量的恒星在演化的未期都会发生超新星爆炸。 当恒星核的燃料耗尽，核反应停止，没有任何力足以去抵抗引力，平衡态不再存在，这星体将全面塌缩，成为白矮星，这是其中一种致密态，这种是以泡利不相容原理，电子（费米子的一种）便产生出一种巨大的内部量子压力，阻止了粒子继续压缩； 根据推算，白矮星不能支持大于太阳14倍（原恒星质量为太阳质量的十倍）的质量，如果大于这临界值，泡利不相容原理所产生的排斥力已不能再抵抗引力，恒星便可以违背泡利不相容原理继续压缩下去，形成中子星——以中子之间的电磁力来阻止收缩； 但若超新星爆炸后残骸的总质量大于三倍太阳的质量，那么连中子之间的电磁压力也不能平衡重力，星体将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，都被引回星体本身，化为体积为零的点——奇点，再也不能逃脱。 有些黑洞是在宇宙形成时亦跟着形成的，这些黑洞称为原初黑洞，这些黑洞的质量可以很低，在黑洞之消逝篇会向大家解释。 黑洞之结构篇——黑洞的边界和内部空间 当一个黑洞形成后，塌缩还会进行下去，所有物质会无可避免，所有质量将集中在一个体积为零的质点，称为奇点。 黑洞的表面层称为事件穹界（视界），而这表面层和中心奇点的距离就是史瓦西半径。 任何物质要从黑洞的史瓦西半径跑到外面去，它的逃离速度便要大于光速。但根据狭义相对论，光速是速度的极限。 重力庞大得连光线也逃不出去，光线和任何物质都只能从视界外部进入其内部，而无法从里边逸出。 这个视界的里边就是黑洞，所以视界便是黑洞大小的边界象征。 黑洞之种类篇——黑洞无毛？ 目前公认的理论认为，黑洞只有三个物理量有意义：质量、电荷、角动量（转速）。 也就是说：对于一个黑洞，一旦这三个物理量确定下来了，这个黑洞的特性也就确定了，这称为黑洞的无毛定理。 由于黑洞一定有质量，所以可造成不同类形黑洞的因素只有电荷和角动量，黑洞因而可以只分为四类： 没有旋转和没有电荷的黑洞：史瓦西黑洞，这是一种理想化的黑洞，实际上应该没甚么可能会出现； 有旋转但没有电荷的黑洞：克尔黑洞，这种黑洞应该最为普遍，因为星体的收缩会加速旋转，而大部分星体都会自转，所以会自转的黑洞也应该也很多； 没有旋转但有电荷的黑洞：带电黑洞，虽然黑洞保留部分原恒星电荷，但由于黑洞可以在很短的时间里捕获足够另一电荷的粒子而成为电中性，所以一个这种黑洞的电量亦小至可以完全忽略其天体物理效应； 有旋转和电荷的黑洞：克尔－纽曼黑洞，由于电荷的影响极微，所以它亦可看作克尔黑洞来处理。 黑洞之消逝篇——黑洞会蒸发 因为宇宙的扩张，温度便会下降，根据热力学，温度较高的物体的能量会流向温度较低的物体。 由于黑洞也有温度，根据量子力学的测不准原理，黑洞的质量会慢慢地以霍金辐射的形式离开黑洞，黑洞便会缩小和减少质量，所以当黑洞中的所有物质都离开了黑洞后，黑洞便会消失。 以现今的宇宙整体温度来说，只有质量小于月球的黑洞才能散失能量，而其他黑洞都是在吸收宇宙的能量而增大自己的尺度。 黑洞之死亡篇——黑洞的消失 黑洞蒸发到后期会加速进行，以至于在一次像是猛烈的放射后消失殆尽。 黑洞的其中一个性质是温度和质量成反比。 当黑洞的质量去到小行星那么低时，温度便有6000度，并放出可见光； 当黑洞的质量去到十亿吨（大约为一座山的质量）时，大小只有一个质子般，温度便高于10^12度，这时的辐射便是由伽玛射线光子和大质量基本粒子混合组成； 当黑洞的质量去到很低时，黑洞便会以剧烈的爆发来了结自己的生命，而它在最后01秒里释放的能量相当于一百万颗百万吨级氢弹。 如果你接近黑洞的中心，黑洞的引力效应——「潮汐力」，会把任何物体撕碎，这过程称为意大利粉化。 会通去边 正常来说是不能通到其他地方的，只会坠入黑洞奇点，成为黑洞的一部分。 但亦有人认为坠入黑洞后会穿过虫洞（又称灰道）并由称为「白洞」的地方出来。 简单的来说，白洞可以说是时间呈现反转的黑洞。 进入黑洞的物质，最后应会从白洞出来，出现在另外一个宇宙。 由于具有和「黑」洞完全相反的性质，所以叫做「白」洞。 目前天文学家已经实际找到黑洞，但白洞并未真正发现，还只是个理论上的名词。 所以白洞的存在性还有待商确……
黑洞的形成现今只有一种解说
就是当一个质量是太阳的30倍以上的恒星到了死亡后形成的
这么高质量的恒星在那里找呢!在银河系里
不要说少少的是太阳质量30倍的恒星了
就连是太阳的50倍至1000倍都有
宇宙间大质量的恒多不胜数了。
甚么是黑洞 黑洞是一个时空的黑暗区，由一些质量颇大的星体经重力塌缩后所剩余的东西，是一个重力极大的天体。视界内任何物质都不能从里面跑来，甚至是光都不例外，所以是一颗渿黑的天体，因而得名为黑洞。因为无法从可见光这途径看到黑洞，所以只能以被黑洞吸引掉落其上的物质所释放的辐射来确定它们的存在。 黑洞 黑洞的形成 当一颗质量相当大的星体的核能耗尽后（巨大的恒星：质量是太阳质量的八倍以上）死亡时，恒星的残骸可能会形成黑洞。而黑洞的形成是因为大质量的恒星在演化的未期都会发生超新星爆炸，没有辐射压力去抵抗重力，平衡态不再存在，这星体将全面塌缩，成为中子星。若其中子星的总质量大于三倍太阳的质量，那么连中子简并气体压力也不能平衡重力，星体将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，都被引回星体本身，不能逃脱。 黑洞的界限 当一个黑洞形成后，塌缩还会进行下去，所有物质会无可避免，所有质量将集中在一个非常细小的质点，称为奇点。黑洞的表面层称为事件穹界。而这表面层和中心奇点的距离就是史瓦半径。任何物质要从黑洞的史瓦半径跑到外面去，它的逃离速度便要大于光速。但根据狭义相对论，光速是速度的极限。重力庞大得连光线也逃不出去，这个连光线也逃不出去的面，称为事相面。光线和任何物质都只能从事相面外部进入其内部，而无法从里边逸出。这个事相面的里边就是黑洞。 探索的黑洞 黑洞不发光，所以是不可能用天文望远镜规测得到的。但根据理论，当周围的物质被吸引时，就会透露出黑洞的存在。如果一对双星中的伴星是黑洞，那么主星的物质被吸引向黑洞而形成一个吸积环。当吸积环的物质被吸入黑洞时，因摩擦而引起高温，而放出X光线。于是我们就能将重点放于X射线密近双星上。
参考: geocities/ourfreeweb/sci_space_blackhole
黑洞的形成 当一颗质量相当大的星体的核能耗尽后（巨大的恒星：质量是太阳质量的八倍以上）死亡时，恒星的残骸可能会形成黑洞。而黑洞的形成是因为大质量的恒星在演化的未期都会发生超新星爆炸，没有辐射压力去抵抗重力，平衡态不再存在，这星体将全面塌缩，成为中子星。若其中子星的总质量大于三倍太阳的质量，那么连中子简并气体压力也不能平衡重力，星体将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，都被引回星体本身，不能逃脱。 探索的黑洞 黑洞不发光，所以是不可能用天文望远镜规测得到的。但根据理论，当周围的物质被吸引时，就会透露出黑洞的存在。如果一对双星中的伴星是黑洞，那么主星的物质被吸引向黑洞而形成一个吸积环。当吸积环的物质被吸入黑洞时，因摩擦而引起高温，而放出X光线。于是我们就能将重点放于X射线密近双星上。
参考: geocities/ourfreeweb/sci_space_blackhole
黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程：某一个恒星在准备灭亡，核心在自身重力的作用下迅速地收缩，塌陷，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体，同时也压缩了内部的空间和时间。
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，连中子间的排斥力也无法阻挡。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。由于高质量而产生的引力，使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。
当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料，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，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直到最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体。而当它的半径一旦收缩到一定程度（一定小于史瓦西半径），质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就诞生了。
扩展资料：
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。“黑洞是时空曲率大到光都无法从其事件视界逃脱的天体”。
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。
黑洞是宇宙中极为神秘的一种天体，宇宙黑洞的引力极大，使得视界内的逃逸速度大于光速，任何进入视界范围内的物体都将被黑洞吞噬，即使是光也无法逃脱。
因此，科学家给黑洞下的定义是：时空曲率大到光都无法从其视界逃脱的天体。据介绍，黑洞是由质量足够大的恒星在核聚变反应的燃料耗尽而死亡后，发生引力坍缩产生的。黑洞的质量极其巨大，而体积却十分微小。
-黑洞
黑洞是由一些恒星“灭亡”后所形成的死星，它的质量极大，体积极小。那么黑洞怎么形成的我在此整理了黑洞的形成原理，供大家参阅，希望大家在阅读过程中有所收获!
黑洞的形成原理
黑洞就是中心的一个密度无限大、时空曲率无限高、体积无限小的奇点和周围一部分空空如也的天区，这个天区范围之内不可见。黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程;某一个恒星在准备灭亡，核心在自身重力的作用下迅速地收缩，塌陷，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体，同时也压缩了内部的空间和时间。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。由于高质量而产生的力量，使得任何靠近它的物体都会被它吸进去。黑洞开始吞噬恒星的外壳，但黑洞并不能吞噬如此多的物质，黑洞会释放一部分物质，射出两道纯能量——γ射线。
也可以简单理解：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，发生聚变。
由于恒星质量很大，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，参与聚变时不释放能量，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。说它“黑”，是因为它的密度无穷大，从而产生的引力使得它周围的光都无法逃逸。跟中子星一样，黑洞也是由质量大于太阳质量好几倍以上的恒星演化而来的。
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，物质不可阻挡地向着中心点进军，直到最后形成体积接近无限小、密度几乎无限大的星体。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径)，质量导致的时空扭曲就使得即使光也无法向外射出——“黑洞”就诞生了。
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。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。
通常天体物理学家会用“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。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。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。黑洞除了吸积物质之外，还通过霍金蒸发过程向外辐射粒子。
