現如今，“黑洞”這個詞經常出現在科幻大片裡，我們也都不陌生。大家都知道它有著很大的引力，大到連光線都無法逃脫它的束縛。它到底是怎麼產生的呢，今天我們就來了解下這個問題。
引力與速度
我們知道兩個物體之間是有著引力作用的，當一個物體想要遠離另一個物體時，需要具備一定的速度才行。就像我們發射的火箭想要脫離地球的引力作用，進入到太空當中，它的速度就必須要超過11.2km/s。我們把這個速度稱之為逃逸速度。每個天體的逃逸速度是不同的，經過計算可知，要想擺脫太陽的引力，那麼要求物體的逃逸速度必須大於620km/s。如果是想脫離引力更大的中子星，那麼要求的速度是至少200000km/s，這個速度已經達到了光速的2/3。
火箭要想脫離地球的引力必須具備一定的速度
根據牛頓的萬有引力定律，我們都知道物質的質量越大，它所具有的引力也就越大。那如果有一個天體的質量足夠大，以至於大到所形成的引力使自己發出的光都無法逃脫，那這個天體就會看不到了。這個問題首先是由英國的天文學家約翰·米歇爾在1783年意識到的。他基於牛頓的光粒子理論，認為引力能夠影響到光發出的粒子，並且有能力把粒子們都吸收回來。
引力強大的原因
質量大的天體會形成引力勢井，在其附近的光被以螺旋狀的軌跡拉到天體內部。黑洞內外的引力線在塌陷的勢井內部越來越密集，表明引力越來越強大。愛因斯坦的廣義相對論表明，當光線經過大質量恆星時，光線會沿著彎曲了的空間運動。當一個半徑正好等於史瓦西半徑的大質量天體坍縮之後，它所產生的引力勢井會很深，光逃脫它的難度會很大。這就使天體內部發出的光線無法傳播出去，這個天體就形成了黑洞。
黑洞的引力線
史瓦西半徑是任何具有質量的物質存在的一個臨界值，這個值通俗的含義就是一個球狀物體的實際半徑如果小於史瓦西半徑，這個物體就會形成黑洞。
公式：R=（2GM）/C2
，R為天體的史瓦西半徑，G為萬有引力常數，M為天體的質量，C為光速。
這些都是在理論上的演算，所以很多人認為沒有什麼實際上的物理意義，也就沒有投入大量的精力去研究這個問題 。直到20世紀60年代人們通過新的巡天觀測從深空發現了令人無法理解的強大引力源，才又投入到對這個問題的深入研究中，之後得出：當恆星正常工作時，它的引力與它內部向外的排斥力正好達到平衡。但是當燃料消耗完，向外的排斥力就會小於向內的引力，這時就會引發恆星的坍縮。質量越大的恆星引力也就越大，向內坍縮的趨勢越劇烈。向外的排斥力是由熱核聚變和粒子的簡併壓產生的（簡併壓是粒子間的相互排斥力）。
- 對於小於太陽質量1.4倍的天體，天體內部電子的簡併壓能夠抵擋住引力，會衰亡成 白矮星。
白矮星
- 對於大於太陽質量1.4倍的天體，天體內部電子的簡併壓抵擋不住引力，但是中子的簡併壓能夠抵擋住。因為天體收縮導致內部溫度升高，會導致再一次的熱核反應，直到中子的簡併壓和引力達到平衡，形成中子星。
中子星
1969年，美國的天文學家約翰·惠勒首次提出了黑洞這個名詞 ，他還曾經對廣義相對論做了通俗的解釋：時空告訴物質如何運動，物質告訴時空如何彎曲。
黑洞的視界
一個黑洞隱藏在我們的視線範圍之外，隱身在它自己的視界之內。這個視界是指一個球體範圍，在這個範圍內的時空被彎曲的十分嚴重，導致包括光線在內的任何物體都無法逃逸。視界中央的奇點更是神秘莫測。英國牛津的羅傑·彭羅斯和史蒂芬·霍金認為這個奇點是一個密度無限大的零點。
如果我們把一個時鐘靠近黑洞，由於靠近黑洞的一邊受到的引力遠遠大於遠離黑洞一邊的引力，所以它會被撕的粉碎。如果沒被撕碎，真的落入到黑洞當中，我們會看到時鐘的指針會越走越慢，它的顏色也會慢慢變紅邊暗，最終消失。
我們看到了黑洞
M87中黑洞發出的亞原子-電子噴注
我們的太陽在未來坍縮時是沒機會變成黑洞的，只有質量約為太陽10倍以上的天體才有機會變成黑洞。雖然黑洞不會向外發出光線使我們觀察到，但是隨著科學技術的發展，我們可以通過其他方式來尋找它的蹤跡，比如黑洞常常會與一顆鄰近星互相環繞。在許多星系中心都會隱藏著黑洞，從而成為許多遠古恆星的葬身之地。在2019年4月10號，人類首次拍攝到了黑洞的照片，這個黑洞距離地球5500光年，是太陽質量的6.5*109倍，再一次證明了愛因斯坦廣義相對論的正確性。
黑洞真實的照片
恆星會在死亡的時候由一個半徑巨大的天體，坍縮成一個黑洞，並在黑洞的中央形成一個密度無限的奇點。而宇宙的誕生之初，同樣是由一個密度無限的奇點，爆炸後演變成了現在觀測直徑在920億光年的巨大時空。這是不是很有趣呢？
