黑洞是如何形成的？从死亡恒星的灰烬中涅槃重生

但是，黑洞是从哪里来的？它们如何形成，以及是什么赋予它们如此具有破坏性的能量？在回答这些问题之前，我们必须先回答一个更为基本的问题：什么是黑洞？普林斯顿大学的天体物理学家内塔·巴斯考尔（Neta Bahcall）说：“基本上，这是宇宙中的一个物体或一个点，其引力如此强大，以至于没有任何东西能够摆脱。”甚至光都会被黑洞吸收，这也是黑洞无法被看到的原因。

这些奇特天体的出现过程，就像是凤凰从死亡恒星的灰烬中涅槃重生一样。当巨大的恒星走向生命终点时，其内部用于核聚变形成氦的氢元素几乎耗尽。于是，这些恒星开始燃烧氦，使剩余的原子聚变形成更重的元素，直至铁元素的形成，此时核聚变已经不足以提供足够支撑恒星最外层的能量。恒星最外层开始向内塌陷，然后发生极为明亮的超新星爆发。

不过，此时恒星依然有一小部分残留着。阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论预言，如果这些残留具有大约三倍于太阳的质量，那残余恒星的强大引力将会超越其他一切，组成恒星的物质将塌缩称一个体积无穷小、密度无穷的点。实际上，已知的物理学定律还无法完全解释这些无穷性。“它们会在某个节点分裂瓦解，而我们并不知道真正发生了什么。”

如果这一恒星遗迹是孤立存在的，那黑洞通常会呆在原地，不会造成什么影响。但如果有气体和尘埃围绕，那这些物质就会像下水口的水流一样被黑洞吸入。在这一过程中，气体和尘埃的温度升高，产生明亮的光线，而黑洞也将它们的质量纳为己有，从而不断发展壮大。

如果两个黑洞相遇，它们各自强大的引力将互相吸引，使双方环绕旋转，并越来越接近。它们的总质量将震动周围时空的网织结构，产生引力波。2015年，天文学家通过激光干涉引力波天文台（LIGO）发现了这种引力波的存在。

巴斯考尔说：“那是我们第一次真正‘看到’黑洞并证实它们的存在。”她补充道，这些结果还进一步证实了爱因斯坦预言的方程。

此前科学家已经发现了黑洞存在的间接证据，指出银河系中心的恒星正围绕着一个巨大的隐形物体运转。这种超大质量黑洞——质量是太阳的数十亿倍——的形成是一个非常具有挑战性的问题。

研究者认为，这些超大质量黑洞最初要比现在小得多，它们在宇宙早期形成时可能只有中等规模。经历了宇宙尺度的时间，这些黑洞不断吸收气体和尘埃，与其他黑洞碰撞、融合，最终形成了巨无霸的规模。不过，巴斯考尔也表示，这一理论的许多细节依然十分模糊。

天文学家已经观察到被称为类星体的天体，它们是极度明亮的活动星系核，其能量可能来自吞噬物质的超大质量黑洞。类星体的年龄可以追溯到大爆炸之后的第一个10亿年。在宇宙刚刚形成的时候，为什么会在如此短时间内形成如此庞大的物体？科学家对此仍然非常困惑。“这无疑凸显并增加了这一问题的复杂性，”巴斯考尔说道。