黑洞是怎么形成的？

2026-03-29

01像宇宙万物一样，恒星也会衰老死亡。一些大质量恒星在核聚变反应燃料耗尽时，内核会急剧塌缩，所有物质快速的向着一个点坍缩，最终坍缩成一颗黄豆大小的奇点，并形成一个强大的力场漩涡，扭曲周围时空，成为黑洞。
大量天文观测数据已证实，在浩瀚的宇宙当中，有无数的黑洞神秘地藏身于各星系中。
但人类却从未直接“看”到过黑洞，并不知道它的真实模样。
为了能一睹黑洞真容，2017年4月5日到14日之间，来自全球30多个研究所的科学家们启动了一项雄心勃勃的庞大观测计划。他们将分布于全球不同地区的8个射电望远镜阵列组成一个虚拟望远镜网络，希望利用其捕获黑洞影像。
最终，科学家们成功拍摄到了黑洞的第一幅“照片” 。
北京时间2019年4月10日21时，这张照片在美国华盛顿、中国上海和台北、智利圣地亚哥、比利时布鲁塞尔、丹麦灵比和日本东京六地同时发布。传说中的黑洞终于揭开神秘面纱。
人类有史以来的第一张黑洞照片是如何拍摄的，采访人员为您揭秘整个过程。
认识黑洞
理论上，黑洞是爱因斯坦广义相对论预言存在的一种天体。它具有的超强引力使得光也无法逃脱它的势力范围，该势力范围称作黑洞的半径或称作事件视界。
那么，黑洞是怎么形成的?
像宇宙万物一样，恒星也会衰老死亡。一些大质量恒星在核聚变反应燃料耗尽时，内核会急剧塌缩，所有物质快速的向着一个点坍缩，最终坍缩成一颗黄豆大小的奇点，并形成一个强大的力场漩涡，扭曲周围时空，成为黑洞。
宇宙中，根据质量天文学家们将宇宙中的黑洞分成三类：恒星级质量黑洞(几十倍—上百倍太阳质量)、超大质量黑洞(几百万倍太阳质量以上)和中等质量黑洞(介于两者之间) 。
根据理论推算，银河系中应该存在着上千万个恒星量级的黑洞。然而，因为黑洞自身不发射和反射电磁波，仪器和肉眼都无法直接观测到它。
既然无法“看见”，那怎么就知道它存在呢?天文学家们主要是通过各种间接的证据。
中国科学院上海天文台研究员沈志强：“主要有三类代表性证据。一是恒星、气体的运动透漏了黑洞的踪迹。黑洞有强引力，对周围的恒星、气体会产生影响，于是我们可以通过观测这种影响来确认黑洞的存在。二是根据黑洞吸积物质，也就是吃东西时发出的光来判断黑洞的存在。第三则是通过看到黑洞成长的过程‘看’见黑洞。”
到目前为止，通过间接的观测，科学家们在银河系发现和确认了20多个恒星级质量黑洞，但可能有上千万个恒星级黑洞候选体。
沈志强说：“宇宙每个星系中心都有一个超大质量的黑洞。我们居住的银河系中心就有一颗，它的质量大约是太阳质量的400多万倍。除此之外，银河系还有很多恒星级黑洞。”
这些神秘的黑洞和宇宙的诞生和演化有何关系?它和所在的星系之间又有什么关系?它又和我们人类有什么关系，会不会对我们的生活产生影响?……
为了更准确清晰地解答这些问题，科学家们想直接“看”到黑洞。
准备“相机”
广义相对论预言，虽然黑洞本身不发光，但因为黑洞的存在，周围时空弯曲，气体被吸引下落。气体下落至黑洞的过程中，引力能转化为光和热，因此气体被加热至数十亿度。黑洞就像沉浸在一片类似发光气体的明亮区域内，事件视界看起来就像阴影，阴影周围环绕着一个由吸积或喷流辐射造成的如新月状的光环。
爱因斯坦的广义相对论已预测过这个“阴影”的存在，以及它的大小和形状。
科学家们期望这次能直接捕获到这个黑洞“阴影”的图像。
中国科学院上海天文台研究员路如森说：“对黑洞阴影的成像将能提供黑洞存在的直接‘视觉’证据。”
路如森说：“这就必须要保证望远镜足够灵敏，能分辨的细节足够小，从而能保证看得到和看得清。”
【黑洞是怎么形成的？】但满足上述所有条件，望远镜的口径需要像地球大小。
然而，目前地球上已有的单个望远镜最大口径也只有500米。
那该怎么办?
聪明的天文学家们想到了一个好办法——把地球上现有的一些望远镜“组合”起来，就能够形成一个口径如地球大小的“虚拟”望远镜,其所达到的灵敏度和分辨本领都是前所未有的。
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