黑洞连光都无法逃逸，为啥还能被看见和拍照？科学告诉你真相

黑洞，是一个极端的引力源，可以吞噬周边的一切，一切物质有去无回，连光也不例外，因此看起来就是不存在无法看见的“洞”。

人眼观测事物是依靠可见光，既然黑洞连光也不放出，怎么可能看到呢？因此，看不到黑洞就是很正常的一件事。但问题是，科学家常常说又发现了某个黑洞，而且还拍摄到了黑洞照片，这就有些玄乎了。

在这些照片中，黑洞明明是一个很亮的火球，为什么又说连光都逃逸不了呢？由此许多网友就很疑惑，觉得有些不可思议。今天，我们一起来解开这个谜团。

首先说说黑洞的来历根据爱因斯坦广义相对论，当一个物质缩小到极小的时候，就会发生奇异现象：时空曲率会变成无穷大，所有物质向核心坍缩，并在核心周围形成一个具有无限曲率的球状空间。这个球状空间就像一个漏斗，把周围所有物质都吸进核心无穷小的奇点里。

这就是黑洞。

物质要缩小到多小就会这样呢？早在1916年，著名的天文物理学家卡尔·史瓦西就告诉我们，质量的体积有一个临界点，这个临界点的计算公式为：R=2GM/C^2。这里的R表示史瓦西半径，G为引力常量，M为物体质量，C为光速。

人们把这个临界点半径称为史瓦西半径。

从这个公式可以看出，物体的史瓦西半径与质量成正比。那么直观地看，史瓦西半径有多大呢？根据公式计算，质量为1.9891*10^30kg，半径约70万千米的太阳，史瓦西半径约为3千米；质量约6*10^24kg，半径约6371公里的地球，史瓦西半径约为9毫米。

也就是说，如果太阳质量不变，缩小到半径3公里以下；地球质量不变，缩小到半径9毫米的话，就会变成一个黑洞。但如何才能让太阳缩小到3公里，地球缩小到9毫米，而且质量还不变呢？

可以说，目前还没有任何力量能做到这一点，所以，太阳和地球是永远也无法变成黑洞的。目前的理论框架，黑洞的形成只有两种可能，一个是在宇宙大爆炸时形成的原初黑洞，一个是超新星大爆发后核心坍缩成的黑洞。

这两种形成方式，都是在极端高温高压导致的高密度下，物体无可奈何地坍缩近自己质量的史瓦西半径内，才形成了黑洞。

原初黑洞可能会有极其微小的黑洞，但由于黑洞越小温度越高蒸发越快，这些粒子级黑洞一出现就会被蒸发掉了，因此至今只是理论上存在，没有发现真正存在的证据。

大质量恒星在演化晚期会发生超新星大爆炸，残留在核心的铁核在极大压力下，会坍缩成一颗黑洞。科学研究认为，形成黑洞的恒星质量要达到太阳的30~40倍以上，才有可能在核心留下一个3倍太阳质量以上的黑洞。

30倍太阳质量以下的恒星演化末期也会发生超新星大爆发，但留下的只会是一颗太阳质量1.44倍以上到3倍以下中子星；8倍太阳质量以下的恒星不会发生超新星爆发，演化结束后只会留下一颗小于太阳质量1.44倍的白矮星，太阳死亡后留下的尸骸就是一颗白矮星；比太阳质量小的红矮星最终只会慢慢熄灭，留下一颗黑矮星。

既然黑洞无法看到，为啥又能拍到照片呢？黑洞由于无限引力将光都吸收了，不放出一丝一毫。而人眼是依靠可见光来观测事物的，所以从理论上来说，黑洞是无法被人眼看到的。但问题是黑洞隐藏得了自己的身形，却隐藏不了力量，这个力量就是极端的引力。

这种极端引力会吞噬周边的一切，吃相难看，这就暴露了黑洞的行踪。

在黑洞球状史瓦西半径的边际，被称为黑洞的事件视界，这个地方是黑洞能看到和不能看到的临界点，所有的可观测“事件”都发生在事件视界以外，再深入一点点，到了史瓦西半径里面，掉落的速度大于光速，就再也无法被观测到了。

因此，人类“看到”的并不是黑洞本身那个“洞”，而是围绕在那个“洞”周围发出的光，事件视界周围发出的光。黑洞要把周边物质吞到肚子里，就先要把这些物质拉扯到自己的事件视界周围，这个过程并不是瞬时就完成的，有一个过程。

被黑洞引力吸引的物质在靠近其史瓦西半径时，运动会越来越快，围绕着黑洞赤道形成一个吸积盘，转动的线速度可达到每秒数万公里，越靠近史瓦西半径越接近光速。我们根据动能公式计算一下，就知道这些物质碰撞能量是极大的。

因此，被黑洞捕获的物质在掉落进黑洞之前，早就都碎为基本粒子了，碰撞过程中产生的极大能量会以高亮可见光和高能射线形式迸发出来，而在史瓦西半径之外的逃逸速度还没有达到光速，这些可见光和不可见光就会挣脱黑洞引力向太空迸射。

由此，这些光就被人眼和射线射电望远镜所捕捉，这个黑洞就被“看到”了，并且可以被拍摄下来。

周边没有物质或极少物质被捕捉，没有形成吸积盘，发不出光和高能射线的黑洞就很难被发现。但如果附近有天体活动，还是可以从天体的异动推测出附近有看不见的引力源，由此推测出可能存在黑洞。

距离我们1120光年的HR6819三星系统中就有这样一颗黑洞。天文学家们发现这个系统中的两颗可见恒星，正在与一个看不见的引力源互动，经过分析认为那里有一颗没有吸积盘的恒星级黑洞存在。因此，这个系统是由两颗恒星和一颗黑洞组成的三星系统。经观测计算，这颗黑洞质量约为太阳的4.2倍，是迄今距离我们最近的黑洞。（上图）

因此，能被看到或用射电射线望远镜观测到的黑洞，前提是黑洞周边必须有被其捕捉吸积的天体物质，或者至少有被其影响的天体运动。如果黑洞周围什么都没有，或者只有极其微量的粒子，没有新车吸积盘，天体距离又很远，受不了黑洞影响，这个黑洞就悄无声息，无法被观测到。

理论上宇宙中存在巨量黑洞，而实际上观测到的黑洞还极少。观测发现，几乎每个星系核心都有一个超大质量黑洞，据科学家们估计，整个可观测宇宙可能存在约4000亿亿颗黑洞。仅银河系，就可能存在上亿颗黑洞，但已被观测到的黑洞迄今还只有十几颗。

由于黑洞距离我们一般都很遥远，科学家们要拍摄到它们非常不容易。如拍摄M87黑洞和银河系中心人马座A*黑洞，都动用了全球大量的射电望远镜资源，通过联网，形成一个地球般大口径的射电望远镜阵列，各国数百名科学家合作，经过数年拍摄、解析、资料分析，最终才合成了两张黑洞照片。

今天就说这些，欢迎讨论，感谢阅读。

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