黑洞激发了想象力。连光都无法逃脱的完美陷阱。能够撕裂恒星并重塑银河系命运的怪物。直觉的噩梦，用空间和时间做令人费解的把戏。
这个世界是由重力创造的。她想毁了他。雕刻星系、行星和恒星的相同力量将一切都变成黑洞，如果允许的话。为了理解这个悖论的本质，让我们先更详细地谈谈创造，然后再谈毁灭。
有块的粥想象一下，可见宇宙中的所有物质，甚至包括暗物质，都由氢组成。关于普通（非暗）物质，顺便说一句，这与事实相差不远：它由 77% 的氢组成。让我们在空间中平均分配这件事。它会起作用多少？答案是惊人的：每立方米六个原子。世界上没有任何实验室可以制造出如此深的真空。总的来说，宇宙是一个巨大的虚空（佛教徒在这一点上咯咯地笑着）。
大爆炸之后，物质几乎均匀地分布在空间中。只有很小的随机不均匀性。但是重力开始起作用了。当物质的密度至少略高于背景密度时，就会出现吸引力中心（回想一下，引力取决于质量）。这种引力吸引了越来越多的物质。物质块获得了质量，这意味着它变成了一个更强大的重心，圆圈闭合了。最后，物质聚集成星系，星系内聚集成恒星和行星。
凝聚宇宙的过程并没有走得太远。毕竟，普通（非暗）物质的 80% 质量仍然是星系际气体，剩下 20% 的一半是星际气体。然而，正是由于万有引力，世界上至少存在着某种东西，而不是一个荒芜的深渊，孤独的原子偶尔会在其中相遇。
但重力不知道如何自愿停止。两个物质粒子越接近，它们之间的吸引力就越强。在这种吸引力的吸引下，他们会变得更近，只要没有其他力量干涉。然后重力会再次增加。重力是一个贪得无厌的怪物，它倾向于将任何物体……压缩成什么？牛顿的古老理论回答：切中要害。爱因斯坦的广义相对论阐明：进入黑洞。
从本质上讲，这就是黑洞从何而来的问题的答案。当重力比任何阻止物质压缩的力都强时，它们就会出现。但是，这种滋扰会发生在什么样的物体上，更不用说是悲剧了？
当星星死去天体质量越大，其组成物质粒子的相互吸引力就越大，抵抗压缩的难度也越大。由于可压缩物质的压力，行星或褐矮星能够应对这一问题。有了星星，这个数字就不再适用了。恒星胚胎在重力的影响下收缩，直到其内部变得致密和热到足以点燃热核反应。从这一刻起，辐射的压力加到物质的压力上. 这与伟大的俄罗斯物理学家 P. N. Lebedev 发现的光压相同。只有在地球上，他才需要灵敏的仪器，但在恒星的深处，对压力起决定性作用的是辐射，而根本不是物质。从变成一个黑洞，这个永恒黑暗的堡垒，这颗恒星实际上是被光的力量所保护的。
但是热核燃料迟早会耗尽。诚然，此时这颗恒星已经将其大部分质量分散到了太空中。但取而代之的是一个致密且仍然相当大的核心——一个恒星残骸。不再受到辐射压力的重力，迅速压缩它。压缩一直持续到安静，直到...
目前？它取决于残骸的质量，当然，这取决于原始恒星的质量。假设它是一个中等质量的发光体（最多十个太阳）。当恒星残骸中的电子进入一种特殊状态时，这个过程就会停止：它们变成简并电子气。它比普通物质更能抵抗压缩。在这个阶段停止的恒星残骸被称为白矮星。一立方厘米的物质可以重达一吨，甚至一千吨！与如此巨大的密度有关，太阳质量的白矮星在大小上类似于……地球。
你认为这是一个前所未有的密度的景点吗？不管怎样。如果原始恒星的质量超过十个太阳，那么恒星残骸中的引力就更大了。那么简并电子气就不能再停止压缩了。结果，电子与质子融合形成中子。原来是中子星。它在太阳质量处的半径已经以几公里为单位进行测量。一立方厘米的这种物质重达数亿吨。
好吧，如果一颗恒星在其生命周期内的质量超过三十个太阳，即使是中子物质的压力也无法阻止压缩。然后是“向黑暗面的转变”——转变为黑洞。顺便说一句，R. Penrose 因对这种变态的理论描述而获得了 2020 年诺贝尔物理学奖（与 R. Genzel 和 A. Ghez 分享，我们将再次见面）。
根据理论家的说法，“恒星”黑洞质量的下限约为三个太阳。如果我们谈论银河系的恒星，上限大约是 20 个太阳。在化学成分略有不同的星系中，它可能更大。
谈论黑洞的大小和密度是一项吃力不讨好的工作，因为它没有通常意义上的表面。通常，事件视界被视为黑洞的条件表面——那个非常致命的边界，在穿过它之后，任何东西，甚至光都不能返回。对于一个质量为三个太阳的“隐形”天体，事件视界的半径只有九公里。
一个离恒星太近的黑洞会吸收其邻居的物质
食人族和冲突我们怎么知道恒星质量的黑洞存在于现实中，而不仅仅是在理论家的计算中？首先，我们从它们的碰撞中观察引力波。对于这些波的发现，顺便说一句，2017年的诺贝尔物理学奖被授予了。这是决定性的证据，带有签名和印章的正式表格。没有其他过程可以产生相同结构的引力信号。记录在案的太空事故已经接近一百起。
此外，黑洞会与普通恒星形成紧密的配对。与捕食者接近对发光体来说不是好兆头。凭借其强大的重力，它会从伴侣身上吸走物质，进行真正的同类相食。一团逐渐落到它上面的物质云围绕着黑洞——一个吸积盘旋转。这个圆盘中的气体射流被摩擦加热到一定程度，以至于它们在 X 射线范围内发出明亮的光芒。观察者知道有几十个明亮的 X 射线天体对于中子星来说太大了。科学家们不得不一丝不苟到乏味的地步，称它们为黑洞的候选者。但总的来说，几乎毫无疑问，这些都是黑洞。
碰巧一个黑洞与一颗普通恒星形成了一对，但并没有那么近，以至于这种关系已经达到了自相残杀的地步。在这种情况下，可以通过注意到发光体围绕着一个不可见的墨盒旋转来检测“黑暗凝块”。观察者的出发点是“从卫星星的轨道来看，这东西对于中子星来说太大了，如果是普通的恒星，我们早就看到了”。这是一个简单的想法，但直到最近，观察才达到所需的准确性。所以以这种方式发现的黑洞数量还是以单位来衡量的。
事实上，这一切都是沧海一粟。仅在银河系中就一定有数亿个恒星质量的黑洞。但是怎么办：它们真的是黑色的，而且很难检测到它们。
大小事项观察者非常熟悉的下一类黑洞是超大质量黑洞。它们的质量从数百万到数百亿个太阳，当然，不能谈论它们的任何“恒星”起源。
超大质量黑洞在星系中心形成。这并不奇怪，因为那里的物质密度特别高。物质聚集到中心，被整个星系的总引力吸引。在某些时候，这团尘埃和气体变得如此密集，以至于它在自身引力的作用下坍缩成一个黑洞。
研究人员仍然不清楚这究竟是如何发生的，或者更确切地说，为什么它发生得如此之快。对最遥远星系的观测表明，宇宙只有当前年龄的 5% 时，超大质量黑洞已经存在。这些怪物的出现如此之快，是一个尚未解开的谜团。
顺便说一下，关于观察。超大质量黑洞通常有非常令人印象深刻的吸积盘，因为银河系中心有足够多的物质存在。矛盾的是，黑洞本身不辐射任何东西，但落在它们上面的物质云使它们变成了宇宙中最亮的辐射源。观察者已知数十万个这样的物体。
天文学家确定这些是黑洞而不是别的东西吗？是的。首先，在 2008 年，R. Genzel 和 A. Ghez 相当准确地测量了银河系中心天体的质量和半径。事实证明，一个大小与太阳系相当的天体拥有四百万个太阳的质量（你对高效包装了解多少！）。这样的物体只能是黑洞。
其次，2019年，天文学家首次获得了M87星系黑洞“影子”的图像，与理论的预测完全吻合。当然，目前还没有关于其他数十万个超大质量黑洞的详细信息，但已经开创了先河。
中产阶级成员宇宙中也有黑洞，对于“恒星”来说太大了，但还达不到超大质量的荣誉称号。它们被称为中等或中等质量的黑洞。
这个过于宽泛的等级，显然是按照“地图上有一个空白点”的原则制定的。很明显，一百个太阳和十万个太阳是非常不同的质量，在它们背后必然有同样不同的形成机制。但对他们中的任何一个都知之甚少。
引力波探测器曾经探测到两个异常大的黑洞的碰撞。第一个的质量为 71-106 个太阳，第二个的质量为 48-83 个太阳。当它们相撞时，形成了一个质量为 126-170 个太阳的物体，当然属于“中产阶级”。但是“事故的参与者”对于恒星残骸来说影响太大了。也许它们本身就是恒星质量黑洞碰撞和合并的产物。
深渊的另一边是重达数十万个太阳的黑洞。它们的形成方式可能与超大质量的相同。只是它们的母星系很小，所以黑洞可以说是营养不良的。在一些矮星系的中心，X 射线望远镜确实探测到了看起来像“亚超大质量”黑洞的东西。这种物体的数量已经超过了一百个。而最近，在曾经被仙女座星系吞没的矮星系核心发现了一颗质量约9万个太阳的“捕食者” 。
遗迹兽它还有待讲述主要的黑洞——新生宇宙的第一声呐喊。它们必须存在，但不可能找到它们。
我们提到新生宇宙中的物质分布几乎是均匀的。这是一个重要的“几乎”，因为主要的不均匀性成为了增长点，最终形成了星系。但在一些极其罕见的地方，物质的密度从一开始就非常高，以至于它们立即变成了黑洞。这发生在大爆炸之后的第一秒。在原子核形成之前几分钟，在第一个原子出现之前几十万年。这些黑洞被称为原始黑洞。
宇宙学家确信存在原始黑洞。如果不打破早期宇宙的整个理论，就无法避免它们。但观察者耸了耸肩：还没有发现一个可以自信地归因于主要黑洞的黑洞。有关此类对象数量的所有数据都是上限。换句话说，“肯定不会超过这么多，因为如果有更多，我们早就注意到了。”
如何检测和识别这种太空化石？首先，按重量计算。在诞生时，遗物黑洞的质量非常不同，从一粒尘埃到数十万个太阳。这是形成质量明显小于太阳的黑洞的唯一已知机制。如果我们能找到这样的碎屑，就会变得很清楚：它就在这里，一只遗物动物。
然而，由于霍金辐射，最小的原始黑洞早已消失。为了生存到今天，这样一个物体的质量至少需要和一颗大的小行星一样大（同时它应该是......大约一个质子的大小）。
说到霍金辐射。它消耗了黑洞的质量。但是质量越小，辐射越强，所以这个过程是自加速的。当黑洞变得比小彗星的核还轻时，它会在伽马射线的明亮闪光中消失。从字面上看，它就像一场爆炸。从理论上讲，一些原始黑洞现在正在爆炸，就在这一秒。观察者不希望通过伽马射线望远镜看到，如果不是一个这样的事件，那么至少是许多遥远爆炸的背景。还有其他寻找原始黑洞的方法，但到目前为止，它们都没有成功。如果它最终发生，这一发现肯定值得再次获得诺贝尔奖。
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