为什么宇宙存在黑洞

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[3]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,使得黑洞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——伽马射线.

也可以简单理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不能参与聚变,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.说它“黑”,是指它就像宇宙中的无底洞,任何物质一旦掉进去,就再不能逃出.跟白矮星和中子星一样,黑洞可能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”诞生了.

人类怎么能看到黑洞

黑洞作为现代物理学的极限天体，和其他天体有着本质上的区别，黑洞的强大引力，也让黑洞获得了独特的标签，科学家只需要寻找宇宙中特殊的引力现象，就有机会找到黑洞。

引力波是寻找黑洞最为关键的方法之一，除了星系中心的超大型黑洞，科学家发现的绝大多数黑洞，都是通过引力波判断黑洞的大致位置。

单个黑洞形成的引力波并不容易检测，而黑洞形成的双星系统，可以产生较强的引力波，因此科学家检测到的黑洞，基本都是双星系统。

两个黑洞互相旋绕运动，或黑洞和中子星旋绕运动，都会产生巨大的引力波，当两个天体合并时，巨大的引力波甚至会传播到整个宇宙，地球目前的天文观测设备，也可以检测到这类引力波，从而定位到可能存在黑洞或中子星的地方。

除了引力波，宇宙中还有特殊的引力透镜——大质量天体会引起空间的弯折，光线的运动也出现弯曲，从而让我们看到天体背后的景象。目前科学家已经发现多个引力透镜，如果一个引力透镜周围，观测不到任何大质量天体，那么这个天体很有可能是一个黑洞。

引力透镜不仅仅可以帮助科学家找到大质量天体，也可以帮助科学家观测到更深的宇宙，引力透镜不仅仅会展现天体背后的景象，还会像放大镜一样进行放大，从而让科学家有机会清晰看到深空景象。

黑洞由于其巨大的引力作用，会影响周围很多天体的运动，甚至会影响周围恒星的运动，这就为科学家提供了可以明显观测的参照物。

利用引力波、引力透镜，判断有可能存在黑洞的区域，再通过特殊的天体运动轨道，寻找大质量天体的位置，如果计算得到的位置看起来“空无一物”，就很有可能是一个黑洞。与星系相同，黑洞经常处于完整天体系统的中心区域，科学家只要判断出完整的天体系统，就可以在中心区域探索黑洞的具体位置。

由于人类的天文观测能力有限，目前发现的黑洞，基本都是双星系统黑洞、星系中心超大质量黑洞以及较为明显的黑洞。但是在宇宙中，绝大多数的黑洞并不会展现出太多的特征，甚至还有孤立的黑洞，这类黑洞对于科学家来说既难以发现，也难以观测。

天文学家预测宇宙中存在三种黑洞：超大质量黑洞、恒星黑洞、原初黑洞。除了原初黑洞，其他两种黑洞都已经被观测到。宇宙诞生之初就存在的“原初黑洞”，由于这类黑洞体积较小，甚至只有西瓜大小，因此以目前的天文观测能力还无法找到原初黑洞。

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