黑洞既不是超質量行星也不是空穴。根據廣義相對論,黑洞是一個特殊的時空區域,它非常特殊,可以束縛光束。說到黑洞,我們必須從星星開始。目前,該理論認爲,恒星狀黑洞(質量是太陽的幾倍到幾十倍)的前身是一顆巨大的恒星。當這些恒星無法維持核聚變反應時,巨大的自重力將強烈壓縮核心區域,因爲沒有足夠強的外部輻射壓力支撐,甚至材料本身的結構也無法阻止重力塌陷。最終,材料結構被完全破壞,它們全部坍塌成極小的奇點。
由于奇異點的極強引力作用,奇異點周圍一定範圍內的空間極度扭曲,導致光無法從該扭曲的空間逸出。這樣的時空區域是黑洞。可以想象,黑洞的表面逃逸速度就是光速。天文學家將黑洞的表面稱爲事件視界,因爲一旦越過邊界,黑洞外的觀察者將一無所知。應該強調的是,黑洞沒有固體表面,其結構是圍繞中心奇點的極度扭曲的空間。
由于黑洞的極強引力場,物質和光在被吸收後無法逃逸,這使得黑洞無法像星星一樣直接觀察到。那麽天文學家如何發現黑洞呢?
當前發現黑洞的方法依賴于間接方法。在某些雙星系統中,恒星的質量比太陽大20倍,將導致其毀滅並最終演變成黑洞。如果可以觀察到恒星正在圍繞一個看不見的稠密物體旋轉,並且可以觀察到相應的電磁輻射,則可以推斷出黑洞的存在。被識別爲黑洞的第一個物體-天鵝座X-1,這就是它的發現方式。
但是,近年來已經使用的事件地平線望遠鏡可以直接觀察黑洞的輪廓。根據最新消息,事件視覺望遠鏡可能是第一次捕獲了超大質量黑洞的事件視界,其結果將于下周公布。如果結果符合預期,這將是現代天文學的又一個裏程碑。