黑洞是什么？你想看到黑洞吃零食的样子吗？

恒星发光物质流被超大质量黑洞吞噬时被撕成碎片。 喂食黑洞被灰尘包围，像孩子饭后被面包屑包围

黑洞（black hole）是时空展现出极端强大的引力，以致于所有粒子、甚至光这样的电磁辐射都不能逃逸的区域。广义相对论预测，足够紧密的质量可以扭曲时空，形成黑洞。

最早在18世纪，约翰·米歇尔和皮耶-西蒙·拉普拉斯就考虑过引力场强大到光线都无法逃逸的物体。1916年，卡尔·史瓦西发现了第一个能用来表征黑洞的广义相对论精确解，然而大卫·芬克尔斯坦（英语：David Finkelstein）在1958年才首次发表史瓦西解做为一个无法逃脱空间区域的解释。长期以来，黑洞一直被认为仅仅来自数学上的好奇。在20世纪60年代，理论工作显示这是广义相对论的一般预测。约瑟琳·贝尔·伯奈尔在1967年发现中子星，激发了人们引力坍缩形成的致密天体可能是天体物理中的实体的兴趣。

黑洞的事件视界光环和光子捕获区引力的放大视觉影像

预期恒星质量的黑洞会在恒星的生命周期结束的坍塌时形成。黑洞形成后，它可以经由吸收周边的物质来继续生长。通过吸收其它恒星并与其它黑洞合并，可能形成数百万太阳质量的超大质量黑洞。人们一致认为，大多数星系的中心都存在著超大质量黑洞。

黑洞的存在可以通过它与其它物质和电磁辐射的交互作用推断出来。落在黑洞上的物质会因为摩擦加热而在外围形成吸积盘，成为宇宙中最亮的一些天体。如果有其它恒星围绕著黑洞运行，它们的轨道可以用来确定黑洞的质量和位置。这种观测可以排除其它可能的天体，例如中子星。经由这种方法，天文学家在许多联星系统确认了黑洞候选者，并确定银河系核心被称为人马座A*的电波源包含一个超大质量黑洞，其质量大约是430万太阳质量。

在2016年2月11日，LIGO科学合作组（LIGO Scientific Collaboration）和Virgo合作组宣布第一次直接观测到引力波，这也代表第一次观测到黑洞合并[13]。迄2018年12月，已经观测到11件引力波事件（List of gravitational wave observations），其中10件是源自黑洞合并，只有1件是中子星碰撞。在2019年4月10日，首次发布了黑洞及其附近的第一张影像：使用事件视界望远镜在2017年拍摄到M87星系中心的超大质量黑洞。

2021年亚利桑那大学的天文学家通过分析 X 射线耀斑的观测结果并将数据与理论模型进行拟合，记录了一颗不幸的恒星与一个中等质量的黑洞之间的致命相遇。

虽然黑洞和蹒跚学步的孩子似乎没有太多共同点，但它们在一个方面却非常相似：两者都是乱七八糟的食客，有充分的证据表明已经进餐了。

但是，虽然一个人小孩吃饭时，可能会留下意大利面的残渣或酸奶，但对应宇宙来说可能会造成令人难以置信的灾难。当黑洞吞噬一颗恒星时，它会产生天文学家所说的“潮汐破坏事件”。这颗倒霉的恒星的破碎伴随着辐射的爆发，这种辐射可以在数月甚至数年内比黑洞宿主星系中每颗恒星的总光亮。

在《天体物理学杂志》上发表的一篇论文中，由亚利桑那大学管家天文台博士后研究员文思祥领导的一组天文学家使用称为 J2150 的潮汐破坏事件发出的 X 射线对黑洞的质量和自旋。这个黑洞属于一种特殊类型——中等质量的黑洞——长期以来一直没有被观察到。

亚利桑那大学天文学教授、论文合著者安·扎布鲁多夫 (Ann Zabludoff) 说：“我们能够在它吞噬一颗恒星时捕捉到这个黑洞，这为观察原本不可见的东西提供了绝佳的机会。” 通过分析耀斑，能够更好地了解这种难以捉摸的黑洞类别，它很可能占星系中心黑洞的大部分。”

通过重新分析用于观察 J2150 耀斑的 X 射线数据，并将其与复杂的理论模型进行比较，作者表明这种耀斑确实起源于一颗不幸的恒星和一个中等质量的黑洞之间的相遇。所讨论的中间黑洞质量特别低——对于一个黑洞来说——重量大约是太阳质量的 10,000 倍。

死星碎片形成的内盘的X射线发射使我们有可能推断出这个黑洞的质量和自旋，并将其归类为中间黑洞。

当恒星离黑洞太近时，引力会产生强烈的潮汐，将恒星分裂成一股气流，导致潮汐破坏事件的灾难性现象。

在拥有超大质量黑洞的大型星系中心已经观察到数十次潮汐破坏事件，在可能包含中间黑洞的小星系中心也观察到了少数潮汐破坏事件。然而，过去的数据从来没有详细到足以证明单个潮汐破坏耀斑是由一个中间黑洞驱动的。

研究合著者、希伯来大学高级讲师尼古拉斯·斯通 (Nicholas Stone) 说：“多亏了现代天文观测，我们知道几乎所有大小与银河系相似或更大的星系的中心都拥有中央超大质量黑洞。”耶路撒冷。 “这些庞然大物的大小从我们太阳质量的 100 万到 100 亿倍不等，当过多的星际气体落入它们附近时，它们就会成为强大的电磁辐射源。”

这些黑洞的质量与其宿主星系的总质量密切相关。最大的星系拥有最大的超大质量黑洞。

我们对比银河系还小的星系中心是否存在黑洞知之甚少，由于观测限制，发现远小于 100 万个太阳质量的中心黑洞具有挑战性。尽管推测它们数量众多，但超大质量黑洞的起源仍然未知，目前许多不同理论都在争相解释它们。中等质量黑洞可能是超大质量黑洞生长的种子。

如果我们能够更好地了解有多少真正的中间黑洞存在，就可以帮助确定哪些超大质量黑洞形成理论是正确的。

根据最小报到，科学家已经能够获得的 J2150 旋转的测量值。自旋测量提供了关于黑洞如何生长的线索，也可能是粒子物理学的线索。这个黑洞的自转速度很快，但不是最快的自转，并提出了一个问题，即黑洞最终如何在这个范围内自转。测量的自旋不包括黑洞在很长一段时间内因稳定地摄入气体或从随机方向到达的许多快速气体零食而增长的情况。

此外，自旋测量允许天体物理学家测试关于暗物质性质的假设，暗物质被认为构成了宇宙中的大部分物质。暗物质可能由实验室实验中尚未发现的未知基本粒子组成。候选粒子包括被称为超轻玻色子的假想粒子。

如果这些粒子存在并且质量在一定范围内，它们将阻止中等质量的黑洞快速旋转，然而 J2150 的黑洞正在快速旋转。因此，我们的自旋测量排除了一大类超轻玻色子理论，展示了黑洞作为外星粒子物理学实验室的价值。

研究人员希望在未来对潮汐破坏耀斑的新观测可能会让天文学家填补黑洞质量分布的空白。

如果事实证明大多数矮星系都包含中等质量的黑洞，那么它们将主导恒星潮汐破坏的速度。通过将这些耀斑的 X 射线发射与理论模型进行拟合，我们可以对宇宙中的中等质量黑洞人口进行普查。

然而，要做到这一点，必须观察到更多的潮汐破坏事件。这就是为什么天文学家对地球和太空中即将上线的新望远镜寄予厚望，其中包括 Vera C. Rubin 天文台，也称为时空遗产调查，或 LSST，以及中国的天眼预计将发现数千个潮汐每年的中断事件。