黑洞是宇宙中一個密度極大的物體，沒有光可以從中逃脫。雖然黑洞神秘而獨特，它們同時也是重力發揮作用的關鍵：當大量物質被壓縮排一個足夠小的空間中時，產生的物體會撕裂空間與時間的結構，產生所謂的奇點。黑洞的重力是如此之強以至於它能夠吸入周邊的物質，然後「吃掉它」
NASA對於有關黑洞安全問題的指南。
想要拜訪一下黑洞？我們並不推薦這麼做。目前來講，找出這些有關重力的謎團的答案是更好的研究物件。
這裡有十件有關黑洞的事可能是你想知道的：
NGC1068星系在合成影像中以可見光和x射線的形式展現出來。高能量的X射線（品紅色）覆蓋在來自NASA的哈勃太空望遠鏡和索隆的數字天空測量所顯示的可見光影像上，被NASA的核光譜望遠鏡陣列（別稱NUSTAR）捕捉到。這些x射線來自一個活躍的超大黑洞，它被稱作類星體，位於它所在星系的中心。這個超大黑洞因為它相對於我們的星系較近而被廣泛地研究。圖片致謝：NASA/加州理工學院噴氣推進實驗室/
1.如果黑洞會困住光線且實際上不可見，我們該如何瞭解它？
沒有任何光線，包括x光，能夠逃出黑洞的活動視界，在那個領域內的東西沒有能夠回來的。NASA用來研究黑洞的望遠鏡正在觀察黑洞周圍的環境，那裡有非常靠近活動視界的物質。在那裡，當物質被拉向黑洞時，被加熱到幾千度，因而它發散出燦爛的的x射線。黑洞極大的重力同樣會扭曲空間本身，所以見到不可見的重力施加於行星和其他物體上是有可能的。
在2015年，研究人員發現一個名叫CID-947的黑洞，它的生長速度比它所在的星系的生長速度還要快。這個在它所在的星系的中心的黑洞的質量是地球的七倍，這使它成為目前我們發現的最大黑洞。但是，它所在的星系的重量卻被認為很普通。因為光需要穿梭很長一段距離，科學家正在宇宙小於二十億歲的時段觀察這個黑洞。這個年齡只有宇宙本身年齡的14%（大爆炸後宇宙已經度過了140億個春秋了）圖片致謝：M·海爾芬貝因，耶魯大學/OPAC
2.需要多長時間才能創造出一個黑洞？
一個和恆星質量等同，且比太陽質量多十倍的黑洞，可以在巨大行星爆炸的一瞬間形成。那些相對較小的黑洞同樣可以在兩個密集的恆星遺蹟，即兩個中子恆星中，合併而出現。一箇中子恆星同樣可以和黑洞合併來製造更大的黑洞，兩個黑洞相撞時也一樣。這種合併同樣會快速製造黑洞，且在時空中製造一種被稱作重力波的波浪。
更不可思議的是，這個巨大的黑洞在星系中心找到的----這個「超級無敵大」黑洞比太陽重千百萬倍。至少需要10億年時間才能達到一個很大的體積，但總體上說我們不知道要花多久才會形成這樣的黑洞。
看這裡，科學家用視界望遠鏡觀察，獲得了在星系M87中心的黑洞的第一張照。這張圖片展現了一個像光圈一樣的圓環。這是因為黑洞周邊聚集的密度比太陽大65億倍。圖片致謝；活動視界望遠鏡
3.科學家如何計算超大黑洞的質量？
這項研究包括觀測行星在星系中心的運動軌跡。這些軌跡表示一個巨大的黑色物體的質量可以透過行星的速度計算。掉入黑洞中的物體增加了黑洞的質量。它的質量卻並未從宇宙中消失。
這個動畫描述了黑洞周邊的活動。當物質經過黑洞的活動視界時是不可見的，而在這個閾值之外旋轉的物質被加速到數百萬，並受到X射線輻射。
圖片致謝：CXC/A·霍巴特
4．黑洞可能會「吃掉」一整個星系嗎
不會的，黑洞沒有任何可能會吃掉一整個星系。星系中央的超大質量黑洞的引力範圍很大，但還不足與吞噬整個星系。
這副圖顯示了一顆恆星在被超大質量黑洞吞噬的過程中所產生的發光物質流。黑洞被一圈由灰塵構成的光環所環繞。當一顆星劃過,且近得足以被黑洞吞下,構成行星的物質在被拉入黑洞時被拉伸和壓縮，釋放出極其巨大的能量。圖片致謝：NASA/JPL-CALTECH
5.當你掉入黑洞時會發生什麼？
感覺肯定不會好！但我們從阿爾伯特愛因斯坦的相對論中得知了黑洞的內部結構。
對於黑洞來說，近距離的觀測者只能見到活動視界外的區域，但掉入黑洞的個人觀測者可能會感受到一種截然不同的「真實」。同時，黑洞巨大的重力會水平壓縮你又同時垂直拉伸你，就像一根麵條。這就是為什麼科學家將這種現象叫做「義大利麵化」（真的）
幸運的是，，這件事還沒發生在任何人身上過——黑洞過於遙遠，以至於它無法吸入來自我們太陽系的任何物質。但科學家曾觀測到黑洞將恆星撕裂，這個過程釋放了極其巨大的能量。
NASA的錢德拉X射線天文臺探測到破紀錄的風速，它來自於黑洞周圍的圓盤狀物體。這個藝術家的印象展示了來自左邊黑洞的強大重力正在吸入陪伴在右側的行星的氣體。這些氣體形成了黑洞周圍一圈圓盤狀的熾熱氣體，而從圓盤上產生的風速是20千MPH，或是光速的百分之三。圖片致謝：NASA/CXC/M.WEISS|
6.如果太陽變成了黑洞該怎麼辦？
不會的，因為太陽離爆炸的大小遠遠不夠所以永遠不會變成黑洞。事實上，太陽會變成被稱作白矮星的一種密集的行星遺蹟。
但理論上說，也許，太陽會一下子變成一個和它現有質量相當的黑洞，這不會影響到行星的軌跡，因為它在太陽系的重力的影響不會改變。所以，地球將會繼續繞著太陽轉而不被吸入——但是缺乏日光照射對地球的生命體來說將是致命的。
我們星系的中心地帶，即銀河，包括一系列迥異的收集品，包括叫做人馬座A※的超大黑洞，它比地球的質量大4百萬倍，周邊灰塵雲的溫度達到上千度，中子星和白矮星將來自伴星。人馬座A※周邊的地帶，顯示在這張用來自南非的貓鼬望遠鏡的錢德拉的資料和無線電資料合成影像中，最終將會變成「平方公里陣列」的一部分。圖片致謝；X射線：NASA/CXC/UMASS/D.WANG ET AL. 無線電波：SARAO/貓鼬
7.黑洞對地球有任何影響嗎？
當一顆巨大的恆星爆炸時，和行星質量相當的黑洞被留下來了。這些爆炸導致瞭如碳，氮，氧氣等等這些對於宇宙中生命來講至關重要的元素產生。兩顆中子星或兩個黑洞之間的合併，或一箇中子星和一個黑洞的合併，相似地在四處散播了大量元素，這些元素在未來可能會成為新行星的一部分。行星爆炸的衝擊波也許還會引發新恆星的形成和新的太陽系的形成。所以，某些程度上來說，我們要將地球的存在歸功於很久以前製造黑洞而產生的爆炸和衝撞事件。
大規模來說，大部分星系似乎都有一個超大黑洞在它們的中心。這些超大黑洞的形成和星系形成之間的聯絡仍然還未被理解。可能黑洞在我們的銀河系的形成中扮演過重要地位。但這個先有雞還是先有蛋的問題——即黑洞和銀河系哪個先有的問題——是我們宇宙中最大的謎團之一。
這個藝術家的概念展示了我們所發現的最遙遠，也是最大的行星。它近似於大爆炸後6.9億的類星體的一部分。圖片致謝：羅賓·戴耐爾/卡耐基科學研究所
8.我們目前為止見到的最遠的黑洞是哪一個？
我們目前為止探測到的最遠的黑洞位於離地球131億光年的星系中（目前宇宙本身的年齡被估測為138億年，所以這意味著這個黑洞在大爆炸6.9億年後就存在了）
當大量的氣體被過快傾入黑洞，以至於能量輸出比星系本身大幾千倍時，這個超大黑洞就是科學家們所稱呼的「類星體」。
它們極致的亮光，是科學家能在如此遠的距離探測到他們的原因。
9.如果沒有東西能逃出黑洞，那整個宇宙最終會不會被吞噬？
宇宙很大。特別是，某個黑洞具有極其強烈的重力影響的地區，相對於銀河系來講實在不大。這個黑洞可能已經“吃掉了大部分或所有的在附近形成的恆星，且遙遠的恆星大部分是安全而不會被拉入的。既然這個黑洞已經比太陽重幾百萬倍了，它多吞噬幾個像太陽一樣的恆星也只會增加自身一點點重量。地球不會有被吸入的危險。（地球距離銀河系的黑洞有26000光年）
未來星系相撞將導致黑洞的體積增大，就如同兩個黑洞融合了一樣。但因為宇宙很大而且在不斷膨脹，相撞不會無限地發生，所以任何種類的黑洞相撞的現象很難發生。
在這幅描述黑洞和它周圍的圓環的影像中，螺旋旋轉的氣體在黑洞外部堆積起來，創造了「擁堵」的現象。
10.黑洞可能會變小嗎？
會的。現代物理學家史蒂芬霍金認為，當黑洞透過吃下物質而變大時，它們同時因失去了很小一部分能量而緩慢收縮，這部分能量叫做「霍金輻射」
霍金輻射的發生是因為空洞的宇宙，或虛空，並非真正是空的。它實際上是粒子持續出現又消失的海洋。霍金表示如果一對這樣的粒子在黑洞附近被創造出來，那有可能它們其中之一會在被毀滅之前吸入黑洞。在這樣的情況下，它的夥伴會逃入宇宙中。它逃入宇宙的能量來源於黑洞，因而在這個過程中，黑洞緩慢地喪失了物質和能量。
最終，理論上，黑洞會因霍金輻射而蒸發。但對大部分我們所知的黑洞來說，這要花比宇宙整個歲數還要大的時間來完全蒸發。黑洞，甚至是隻比地球質量大幾倍的黑洞，也會存在很久，很久！
伊麗莎白·蘭道爾
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
translate: 櫛海
author: nasa
如有相關內容侵權，請於三十日以內聯絡作者刪除
轉載還請取得授權，並注意保持完整性和註明出處
黑洞是宇宙中一個密度極大的物體，沒有光可以從中逃脫。雖然黑洞神秘而獨特，它們同時也是重力發揮作用的關鍵：當大量物質被壓縮排一個足夠小的空間中時，產生的物體會撕裂空間與時間的結構，產生所謂的奇點。黑洞的重力是如此之強以至於它能夠吸入周邊的物質，然後「吃掉它」
NASA對於有關黑洞安全問題的指南。
想要拜訪一下黑洞？我們並不推薦這麼做。目前來講，找出這些有關重力的謎團的答案是更好的研究物件。
這裡有十件有關黑洞的事可能是你想知道的：
NGC1068星系在合成影像中以可見光和x射線的形式展現出來。高能量的X射線（品紅色）覆蓋在來自NASA的哈勃太空望遠鏡和索隆的數字天空測量所顯示的可見光影像上，被NASA的核光譜望遠鏡陣列（別稱NUSTAR）捕捉到。這些x射線來自一個活躍的超大黑洞，它被稱作類星體，位於它所在星系的中心。這個超大黑洞因為它相對於我們的星系較近而被廣泛地研究。圖片致謝：NASA/加州理工學院噴氣推進實驗室/
1.如果黑洞會困住光線且實際上不可見，我們該如何瞭解它？
沒有任何光線，包括x光，能夠逃出黑洞的活動視界，在那個領域內的東西沒有能夠回來的。NASA用來研究黑洞的望遠鏡正在觀察黑洞周圍的環境，那裡有非常靠近活動視界的物質。在那裡，當物質被拉向黑洞時，被加熱到幾千度，因而它發散出燦爛的的x射線。黑洞極大的重力同樣會扭曲空間本身，所以見到不可見的重力施加於行星和其他物體上是有可能的。
在2015年，研究人員發現一個名叫CID-947的黑洞，它的生長速度比它所在的星系的生長速度還要快。這個在它所在的星系的中心的黑洞的質量是地球的七倍，這使它成為目前我們發現的最大黑洞。但是，它所在的星系的重量卻被認為很普通。因為光需要穿梭很長一段距離，科學家正在宇宙小於二十億歲的時段觀察這個黑洞。這個年齡只有宇宙本身年齡的14%（大爆炸後宇宙已經度過了140億個春秋了）圖片致謝：M·海爾芬貝因，耶魯大學/OPAC
2.需要多長時間才能創造出一個黑洞？
一個和恆星質量等同，且比太陽質量多十倍的黑洞，可以在巨大行星爆炸的一瞬間形成。那些相對較小的黑洞同樣可以在兩個密集的恆星遺蹟，即兩個中子恆星中，合併而出現。一箇中子恆星同樣可以和黑洞合併來製造更大的黑洞，兩個黑洞相撞時也一樣。這種合併同樣會快速製造黑洞，且在時空中製造一種被稱作重力波的波浪。
更不可思議的是，這個巨大的黑洞在星系中心找到的----這個「超級無敵大」黑洞比太陽重千百萬倍。至少需要10億年時間才能達到一個很大的體積，但總體上說我們不知道要花多久才會形成這樣的黑洞。
看這裡，科學家用視界望遠鏡觀察，獲得了在星系M87中心的黑洞的第一張照。這張圖片展現了一個像光圈一樣的圓環。這是因為黑洞周邊聚集的密度比太陽大65億倍。圖片致謝；活動視界望遠鏡
3.科學家如何計算超大黑洞的質量？
這項研究包括觀測行星在星系中心的運動軌跡。這些軌跡表示一個巨大的黑色物體的質量可以透過行星的速度計算。掉入黑洞中的物體增加了黑洞的質量。它的質量卻並未從宇宙中消失。
這個動畫描述了黑洞周邊的活動。當物質經過黑洞的活動視界時是不可見的，而在這個閾值之外旋轉的物質被加速到數百萬，並受到X射線輻射。
圖片致謝：CXC/A·霍巴特
4．黑洞可能會「吃掉」一整個星系嗎
不會的，黑洞沒有任何可能會吃掉一整個星系。星系中央的超大質量黑洞的引力範圍很大，但還不足與吞噬整個星系。
這副圖顯示了一顆恆星在被超大質量黑洞吞噬的過程中所產生的發光物質流。黑洞被一圈由灰塵構成的光環所環繞。當一顆星劃過,且近得足以被黑洞吞下,構成行星的物質在被拉入黑洞時被拉伸和壓縮，釋放出極其巨大的能量。圖片致謝：NASA/JPL-CALTECH
5.當你掉入黑洞時會發生什麼？
感覺肯定不會好！但我們從阿爾伯特愛因斯坦的相對論中得知了黑洞的內部結構。
對於黑洞來說，近距離的觀測者只能見到活動視界外的區域，但掉入黑洞的個人觀測者可能會感受到一種截然不同的「真實」。同時，黑洞巨大的重力會水平壓縮你又同時垂直拉伸你，就像一根麵條。這就是為什麼科學家將這種現象叫做「義大利麵化」（真的）
幸運的是，，這件事還沒發生在任何人身上過——黑洞過於遙遠，以至於它無法吸入來自我們太陽系的任何物質。但科學家曾觀測到黑洞將恆星撕裂，這個過程釋放了極其巨大的能量。
NASA的錢德拉X射線天文臺探測到破紀錄的風速，它來自於黑洞周圍的圓盤狀物體。這個藝術家的印象展示了來自左邊黑洞的強大重力正在吸入陪伴在右側的行星的氣體。這些氣體形成了黑洞周圍一圈圓盤狀的熾熱氣體，而從圓盤上產生的風速是20千MPH，或是光速的百分之三。圖片致謝：NASA/CXC/M.WEISS|
6.如果太陽變成了黑洞該怎麼辦？
不會的，因為太陽離爆炸的大小遠遠不夠所以永遠不會變成黑洞。事實上，太陽會變成被稱作白矮星的一種密集的行星遺蹟。
但理論上說，也許，太陽會一下子變成一個和它現有質量相當的黑洞，這不會影響到行星的軌跡，因為它在太陽系的重力的影響不會改變。所以，地球將會繼續繞著太陽轉而不被吸入——但是缺乏日光照射對地球的生命體來說將是致命的。
我們星系的中心地帶，即銀河，包括一系列迥異的收集品，包括叫做人馬座A※的超大黑洞，它比地球的質量大4百萬倍，周邊灰塵雲的溫度達到上千度，中子星和白矮星將來自伴星。人馬座A※周邊的地帶，顯示在這張用來自南非的貓鼬望遠鏡的錢德拉的資料和無線電資料合成影像中，最終將會變成「平方公里陣列」的一部分。圖片致謝；X射線：NASA/CXC/UMASS/D.WANG ET AL. 無線電波：SARAO/貓鼬
7.黑洞對地球有任何影響嗎？
當一顆巨大的恆星爆炸時，和行星質量相當的黑洞被留下來了。這些爆炸導致瞭如碳，氮，氧氣等等這些對於宇宙中生命來講至關重要的元素產生。兩顆中子星或兩個黑洞之間的合併，或一箇中子星和一個黑洞的合併，相似地在四處散播了大量元素，這些元素在未來可能會成為新行星的一部分。行星爆炸的衝擊波也許還會引發新恆星的形成和新的太陽系的形成。所以，某些程度上來說，我們要將地球的存在歸功於很久以前製造黑洞而產生的爆炸和衝撞事件。
大規模來說，大部分星系似乎都有一個超大黑洞在它們的中心。這些超大黑洞的形成和星系形成之間的聯絡仍然還未被理解。可能黑洞在我們的銀河系的形成中扮演過重要地位。但這個先有雞還是先有蛋的問題——即黑洞和銀河系哪個先有的問題——是我們宇宙中最大的謎團之一。
這個藝術家的概念展示了我們所發現的最遙遠，也是最大的行星。它近似於大爆炸後6.9億的類星體的一部分。圖片致謝：羅賓·戴耐爾/卡耐基科學研究所
8.我們目前為止見到的最遠的黑洞是哪一個？
我們目前為止探測到的最遠的黑洞位於離地球131億光年的星系中（目前宇宙本身的年齡被估測為138億年，所以這意味著這個黑洞在大爆炸6.9億年後就存在了）
當大量的氣體被過快傾入黑洞，以至於能量輸出比星系本身大幾千倍時，這個超大黑洞就是科學家們所稱呼的「類星體」。
它們極致的亮光，是科學家能在如此遠的距離探測到他們的原因。
9.如果沒有東西能逃出黑洞，那整個宇宙最終會不會被吞噬？
宇宙很大。特別是，某個黑洞具有極其強烈的重力影響的地區，相對於銀河系來講實在不大。這個黑洞可能已經“吃掉了大部分或所有的在附近形成的恆星，且遙遠的恆星大部分是安全而不會被拉入的。既然這個黑洞已經比太陽重幾百萬倍了，它多吞噬幾個像太陽一樣的恆星也只會增加自身一點點重量。地球不會有被吸入的危險。（地球距離銀河系的黑洞有26000光年）
未來星系相撞將導致黑洞的體積增大，就如同兩個黑洞融合了一樣。但因為宇宙很大而且在不斷膨脹，相撞不會無限地發生，所以任何種類的黑洞相撞的現象很難發生。
在這幅描述黑洞和它周圍的圓環的影像中，螺旋旋轉的氣體在黑洞外部堆積起來，創造了「擁堵」的現象。
10.黑洞可能會變小嗎？
會的。現代物理學家史蒂芬霍金認為，當黑洞透過吃下物質而變大時，它們同時因失去了很小一部分能量而緩慢收縮，這部分能量叫做「霍金輻射」
霍金輻射的發生是因為空洞的宇宙，或虛空，並非真正是空的。它實際上是粒子持續出現又消失的海洋。霍金表示如果一對這樣的粒子在黑洞附近被創造出來，那有可能它們其中之一會在被毀滅之前吸入黑洞。在這樣的情況下，它的夥伴會逃入宇宙中。它逃入宇宙的能量來源於黑洞，因而在這個過程中，黑洞緩慢地喪失了物質和能量。
最終，理論上，黑洞會因霍金輻射而蒸發。但對大部分我們所知的黑洞來說，這要花比宇宙整個歲數還要大的時間來完全蒸發。黑洞，甚至是隻比地球質量大幾倍的黑洞，也會存在很久，很久！
伊麗莎白·蘭道爾
參考資料
1.Wikipedia百科全書
2.天文學名詞
translate: 櫛海
author: nasa
如有相關內容侵權，請於三十日以內聯絡作者刪除
轉載還請取得授權，並注意保持完整性和註明出處
