黑洞

黑洞（English name black   hole）是广义相对论预言的时空曲率快于光速的天体。它的基本特征是具有封闭的视界外来物质和辐射可以进入视界，但视界中的物质却跑不出视界。它由位于其中心的奇点和奇点周围一定范围内的时空区域组成。1916年，德国科学家卡尔•史瓦西通过爱因斯坦场方程。2019年，人类获得了第一张黑洞照片。

黑洞是宇宙中一个奇怪的地方、神秘的风景，我们越能 我们越是看不到它，就越想知道它长什么样。探索未知是人类生存和进步的动力，也推动人类向更高级更文明的方向发展。了解黑洞有助于我们探索时空的起源、推测宇宙的未来；也有利于增强人类面对生存挑战的能力，降低太空探索的风险；同时，黑洞吸引更多的人加入到天文研究中来；物理研究也获得了很多新的启发。种种迹象表明，黑洞可能是科学家统一广义相对论和量子论的向导，从而推动人类科学的进一步发展。

物质告诉时空如何弯曲，时空告诉物质如何移动。黑洞会弯曲时空并捕获周围的物质时空也允许黑洞在广义相对论的规则下存在和运动。它们或大或小，或轻或重，满天都是。现在只能看到它的外围，里面是什么，最大的藏在哪里，它们吞多少就够了关于黑洞的种种谜团，依然等待着人类去解开。在探索黑洞的道路上，有你，有我，有跨界的科学合作，有人类共同的追求和坚持。

在广义相对论下，黑洞具有极小的物理特征，仅以质量来衡量、角动量和电荷的唯一确定。随着量子理论的渗透，它又呈现出熵、温度等丰富的物理属性。黑洞”名字是美国科学家约翰·惠勒在一次学术会议上给出的。它是由一颗质量足够大的恒星在演化末期坍缩形成的，恒星通过吸积增长，随着量子辐射蒸发。虽然黑洞表面的逃逸速度快于光速，其表面无法发出任何光，但人类仍然可以通过黑洞吸积和喷流辐射的X射线知道其存在信息。奇点和视界是黑洞结构的共同特征。黑洞的预言是广义相对论理论研究的一大成就；黑洞无毛定理的诞生为黑洞的理论研究提供了最简单的模型；通过黑洞的透镜效应，人们不仅看到相似的“日珥”这样的太空奇观也能揭示黑洞背后的星空。

200多年来，无数科学家在探索黑洞的道路上留下了足迹。现在人类已经发现了很多大小不一的黑洞，了解了黑洞的很多方面科学家也做过两次“捕获”拍摄了黑洞的照片，结合黑洞探测到了引力波。引力波的发现为人类探索黑洞和整个宇宙提供了新的媒介。

早在200多年前，人类就已经意识到黑洞的存在。

1783年，剑桥大学的教师约翰，·米歇尔预言了一场超级大规模的、逃逸速度超过光速“暗星”1796年，法国科学家拉普拉斯也在他的《宇宙系统论》中表达了同样的推论，并称之为“暗星”或“隐星”这些预测通常被认为是黑洞概念的萌芽。

爱因斯坦 s广义相对论诞生于1915年，为进一步探索黑洞提供了重要的理论基础。

1916年初德国科学家卡尔·史华兹通过计算证明了宇宙中存在这样一种极其致密的物质、一个周围时空极度弯曲的天体，光和任何其他物体都可以 一旦它们进入它周围的界面，就无法逃脱。从某种意义上说，这可以算是广义相对论对黑洞最早的预测

1919年，前往西非的英国探险队观测到日食时光线经过太阳附近时会发生轻微偏转，这是时空弯曲的直接证据，爱因斯坦 他的广义相对论得到了广泛的证实。因此，研究黑洞的理论变得更加完善。

1928年，印度裔美国物理学家苏布拉马尼扬·钱德拉塞卡已经被计算和确认“钱德拉塞卡极限”1939年，美国物理学家奥本海默追随钱德拉塞卡的脚步，发现中子星也有质量上限，即“奥本海默极限”如果大质量恒星残骸的质量超过奥本海默 s极限，最终必然会形成黑洞。1963年，新西兰物理学家罗伊·克尔得到了爱因斯坦 s引力场方程可以描述不带电的旋转恒星，而克尔黑洞就是由这样的恒星坍缩形成的。1964年，一些科学家通过观测发现了第一个恒星黑洞。1965年，纽曼等人获得了爱因斯坦 s场方程-纽曼黑洞的精确解。

1967年剑桥大学女研究生乔斯林·贝尔发现了中子星，这是证明中子星存在的第一个确凿证据。中子星的存在从假设变成了现实，这给相信黑洞存在的科学家带来了进一步的鼓舞。同年，美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒在一次学术会议上首次使用了它“黑洞”这个术语被大家广泛接受。

1970年，英国数学物理学家罗杰·彭罗斯和霍金联合发表了一篇题为“宇宙学中的引力坍缩和奇点”的论文，提出了“霍金-彭罗斯奇点定理”

1971年，英国物理学家霍金证明了黑洞物理学的一个重要定理“黑洞视界面积不减定理“后来，以色列青年雅各布·在黑洞面积永不减少的理论基础上，Beckenstein提出了黑洞熵的概念。1974年，霍金发现了黑洞的量子辐射，即霍金辐射。

2016年2月11日，美国LIGO项目科学家宣布，人类首次直接探测到引力波，由美国两台激光干涉引力波天文台于2015年9月14日同时探测到这是黑洞存在的毋庸置疑的证明，人类会用最直接的方式观测黑洞。

2019年4月10日，视觉望远镜团队在美国华盛顿、比利时布鲁塞尔、智力圣地亚哥、中国上海、中国台北和日本东京同时发布了人类有史以来第一张同步拍摄的黑洞照片。

2019年11月，中国科学家在郭守敬望远镜的帮助下，发现了一个质量为太阳70倍的恒星级黑洞。

2022年5月12日，地平线望远镜合作组织EHT发布了银河系中心的一个黑洞，——人马座a*的直接图像。它的质量大约是太阳的400万倍，大约是2.6万光年。

2023年1月19日，我国科学家使用郭守敬望远镜（LAMOST）发现恒星的初始质量分布规律会随着金属元素含量和恒星年龄的变化而发生显著变化，刷新了对恒星初始质量分布规律的传统认知，将对天体物理诸多领域的研究产生影响，为黑洞研究增添了新的思路。

2023年3月30日，美国科学家利用詹姆斯·韦伯太空望远镜发现了已知的最老的黑洞，它是5.这个发现形成于7亿年前，可以像黑洞一样帮助人们了解宇宙“怪兽”的起源和演变。

探索黑洞的过程将开启新的篇章，世界各国科学家的协作正在逐步解开黑洞之谜。

引力坍缩

黑洞的过程就是恒星衰变的过程。当质量大于太阳3时.当一颗恒星的年龄是它的两倍时，它的中心产生的能量越来越少，它也不会我没有足够的力量来承受炮弹的重量在自身重力的作用下，堆芯迅速收缩，当堆芯中的所有物质都变成中子时，就被压缩成接近无穷大的致密体积、密度几乎无限大的恒星。当核心的质量大到收缩过程无休止地进行下去时，中子本身就被压成粉末，剩下的就是密度难以想象的物质。由于质量产生的力，任何靠近它的东西都会被它吸进去，包括光。

我们也可以从化学的角度来理解这个过程。通常，一颗正常的恒星最初只含有氢，恒星内部的氢核时刻相互碰撞并聚变。由于恒星质量巨大，聚变产生的能量与恒星的引力竞争，维持恒星结构的稳定。氢核融合产生新元素——氦，然后氦原子也参与融合，改变结构，生成锂。以此类推，按照元素周期表的顺序，依次会有铍、硼元素、碳元素、氮气等直到铁生成，恒星将会坍缩。这是因为铁元素相当稳定，参与聚变时释放的能量小于所需能量，所以聚变停止，铁元素存在于恒星中，导致恒星中缺乏足够的能量和质量与巨大恒星的引力相抗衡，从而导致恒星坍缩，最终形成黑洞。

此外，两个黑洞相互碰撞产生一个新的黑洞；最初的黑洞远在恒星诞生之前、它在大爆炸后不久就存在了。

高能碰撞

人类可以 t研究真正的黑洞，但是人类研制的大型强子对撞机为人造黑洞创造了条件。大型强子对撞机LHC是一种加速质子碰撞的高能设备。当两束质子束在环形隧道中向相反方向运动时，强大的电场使它们的能量急剧增加，每运行一次就会获得更多的能量，直到在接近光速时发生碰撞。高能碰撞可以产生微型黑洞，很快就会因为失去能量而蒸发消失，不足以对人类安全构成威胁。但是一些科学家仍然认为它 这很危险。

吸积成长

黑洞通过自身强大的引力从周围空间捕获气体、灰尘和其他物质使自身重量增加，这个过程叫做吸积。在附近的宇宙中，小黑洞主要通过吸积增长，非常大的黑洞主要通过合并增长两个黑洞可以相互融合，形成一个更大的黑洞。相反，在遥远的宇宙中，小黑洞主要通过合并来增长，而大黑洞则通过吸积来增长。

年轻的黑洞通过周围物质的不断吸积或与另一个黑洞的合并而成长发展，但黑洞和恒星一样，不会永生，无法避免衰落的命运。

蒸发

根据量子理论，真空并非一无所有，而是不断产生正负粒子的虚对。它们被重复生产、湮灭的过程就像潮水的涨落一样，有涨有落，这就是所谓的”真空涨落”霍金认为，如果这种波动发生在黑洞周围，那么一对正负粒子中的一个落入黑洞，另一个成功逃离黑洞，飞向远方，这将是不可避免的。如果一个反粒子被吸进黑洞，可以看作是一个正粒子从黑洞中逃逸出来。正粒子带着正能量逃离黑洞，也就是黑洞的总能量减少了。能量的损失导致质量的损失当黑洞失去质量时，其温度和发射率增加，质量损失会更快。这是1974年出生的“霍金辐射”最后，所有的黑洞都会随着时间的推移慢慢蒸发。大黑洞辐射速度慢，小黑洞辐射能量速度非常快，直到爆炸。

质量

稳态黑洞的初始质量来自产生它的恒星，或者合并前的黑洞。在广义相对论下，质量或能量的分布决定了时空的性质并导致其弯曲。黑洞的质量集中在一个体积无限大密度无限大的奇点，其产生的时空曲率超过光速。黑洞的质量与黑洞的视界半径成正比，也就是史瓦西半径。黑洞的质量可以通过史瓦西半径得到。由于黑洞只能进出的性质，黑洞的质量和表面积只会增加。一个不带电也不旋转的黑洞，可以由其质量唯一确定。

角动量

角动量是描述物体旋转状态的物理量。静止黑洞的角动量为零。旋转黑洞的角动量可能会随着新物质的下落而改变。视界的大小可以更大，而奇点和能量层可以更大或更小，这取决于新物质的角动量。一个有角动量的真实黑洞周围有一个空间被拖动旋转。宇宙中有一个无电荷旋转的宇宙黑洞，只需要角动量、质量的两个物理量可以区分两个不同的黑洞。

温度表面引力

因为黑洞会不断产生辐射，消散到太空中，黑洞的最终命运将是彻底蒸发、消失于无形。但在2016年，霍金提出了黑洞“软毛”可以保存一些黑洞熵的信息。所谓绒毛，就是黑洞视觉界面附近的光子。它们来自黑洞蒸发过程中的辐射。一个系统有熵就存在温度，在表观界面与熵成正比的前提下，很容易证明表面引力与温度成正比。表面引力是一个物体放在地平线上时引力场的强度。换句话说，黑洞对应的温度与黑洞视界的引力强度成正比，并取决于黑洞的大小。黑洞的重量只有太阳的几倍，温度相当于绝对零度，只比绝对零度高十亿分之一度。

黑洞热力学

黑洞热力学是在霍金辐射理论的基础上发展起来的。1974年，霍金在考虑黑洞附近的量子场论时，发现黑洞并不完全”黑“可以，但以热辐射的形式，物质向外辐射，辐射温度与其表面引力成正比，这是一种量子效应。霍金辐射的一个重要意义就是让人们相信黑洞是一个真实的热力学系统。惠勒 学生雅各布·在黑洞面积永不减少的理论基础上，Beckenstein提出了黑洞熵的概念。他认为，在不违反热力学第二定律的前提下，从信息论的角度来看，黑洞应该有一个与其视界面积成正比的熵。霍金确定了这种比例关系的系数，真正把黑洞的熵建立在黑洞的热力学基础上。与普通的热力学系统相比，黑洞有自己的“热力学定律”以及相应的计算公式。黑洞熵和黑洞外物质的熵之和在任何物理过程中永远不会减少；黑洞的温度不可能通过有限的物理过程降到零；对于一个稳态黑洞，其视界的表面引力是一个常数，这个常数定义了黑洞的温度；对应热力学第一定律，黑洞热力学也有自己独特的能量守恒体系。黑洞热力学的研究正在揭示广义相对论、热力学和量子理论之间的深刻联系。

电磁辐射

当黑洞吞噬恒星和其他物质时，这些物质会被它撕成气体，在活动视界外围形成一个旋转的吸积盘。这些被捕获的气体在旋转的同时接近可视界面，越接近可视界面，旋转速度就会越快。这些高速旋转的气体之间的摩擦产生大量的热量，吸积盘中心的强高温气体在生成时发出强烈的辐射。

人类探测到的黑洞大多位于宇宙中无处不在的双星系统中。有时双星系统中的另一个物体是普通恒星。正常恒星的物质会被黑洞吸引，先进入吸积盘。当被捕获的气体过多时，一些未能落入黑洞的气体会沿着黑洞的两个旋转轴被甩出，形成非常壮观的喷流。

吸积和喷射都可以产生电池辐射，科学家可以通过辐射的X射线探测黑洞。

黑洞的基本特征由可视界面来表示，奇点和可视视界是黑洞结构的共同特征。质量、电荷、角动量这三个物理量可以确定唯一的黑洞，这是黑洞的物理性质，也说明黑洞具有非常简单的结构特征。能层、光球是它的附属特征。

奇点

奇点位于黑洞中心，体积无限小、密度无穷大、时空无穷远的曲率点。

广义相对论诞生后不久，卡尔·史瓦西预言宇宙中存在一颗足够致密的恒星，它会被自身引力压缩，最终坍缩成一个体积无限大密度无限大的点，只剩下引力场，自己消失。后来，这个点被称为奇点。奇点是一个无限小的空间中具有巨大质量的一维点它是宇宙中密度最高的地方，引力很强任何物体都只能游到其周围一定区域之外这个区域被称为地平线。所有穿过观察界面的物体都将被拖到奇点。因为它的逃逸速度超过了光速，所以没有一缕光线出去我们只能根据它对周围物质的影响来确定它的存在。

因为旋转，克尔黑洞的中心不是一个点，而是一个奇环，一条被奇点包围的圆圈线。落入克尔黑洞的物体可能会穿过奇环，进入一个新的时空区域。

视界面

视觉界面是包括光在内的任何物质都无法逃脱的时空界面。在离黑洞中心一定距离处，逃逸速度等于光速在这个距离内，没有任何东西可以逃脱这个距离称为史瓦西半径，史瓦西半径中的虚球就是视觉界面，简称视界。视界的大小与形成黑洞的恒星质量成正比。非旋转黑洞和旋转黑洞的视觉界面是不同的。

不旋转的史瓦西黑洞只有一个可视界面和一个无限红移面，两者重叠，形状为球形。

旋转的克尔黑洞有两个可视界面，一个是球形的，另一个是扁球形的。球形视觉界面被称为视界；平球面的视觉界面称为静态极限，简称静态极限。

能层

除了内部和外部的视觉界面，一个旋转的黑洞有两个无限的红移。外层视界和外层无限红动面之间，内层视界和内层无限红动面之间都有一个能量层。通过外红移面进入外层的物体，只要不进入外层视界，就不会进入黑洞，仍然可能逃逸。进入外层视界的物体会落入内层视界，无法逃脱。能量层中的能量是黑洞系统产生喷流的能量来源。这种能量可以通过大规模磁场提取。

光子球

光球是一个零厚度的球形边界。黑洞的引力在这个边界产生的引力加速度，只是让一部分光子以圆形轨道绕着黑洞旋转对于一个不旋转的黑洞，这个轨道大约是史瓦西半径的1倍.5倍，会随着黑洞的成长而改变。

最里面的稳定圆形轨道

围绕黑洞旋转的吸积盘有一个临界区，在这个临界区内物质不能再稳定地围绕黑洞旋转，在没有外力的帮助下必然被黑洞吞噬。这个位置在吸积盘和黑洞视界之间，被称为“最里面的稳定圆形轨道”，简称ISCO。对于一个简单的、不旋转黑洞的ISCO是史瓦西半径的三倍。对于无处不在的旋转黑洞，ISCO很难计算，因为它取决于黑洞的旋转速度以及物体的轨道是随黑洞旋转还是反向逆行。

根据质量大小分类

原初黑洞： 起源于早期宇宙的密度涨落。它是宇宙中质量最小存在时间最短的黑洞它存在于恒星形成之前很久，大爆炸结束后不久。这种黑洞不是由大质量恒星的引力坍缩形成的。它们的质量可以只有几克，也可以有几百亿个太阳质量那么重。有科学家推测，可能是超大质量黑洞的种子黑洞。早在20世纪60年代，美国物理学家泽尔多维奇和霍金就分别指出了这种黑洞存在的理论可能性。

微型黑洞：原初黑洞的一种。根据大爆炸宇宙学理论，早期宇宙中可能存在一些微型黑洞，一个质量为10，重量为15克的黑洞。它的空间比例只有10-大约13立方厘米，相当于一个原子核的大小。由于温度高，会有很强的辐射。高能天体的研究发现的高能爆炸过程，可能是这些小黑洞的发射及其最终爆炸造成的。

恒星级黑洞：起源于大质量恒星的引力塌缩是大质量恒星死亡后形成的，是宇宙中分布最广的黑洞。理论上，银河系中可能有上亿个这样的黑洞。2019年11月28日，刘继峰，中国科学院国家天文台、张的一个重要发现美国研究小组的论文发表在国际科学杂志《自然》上我国通过郭守敬望远镜发现了一个质量是太阳70倍的黑洞。这个黑洞的质量远远超过理论预测的质量上限，颠覆了人们 s对恒星级黑洞形成的认识。虽然该理论预测银河系中有数亿个恒星黑洞，但目前只发现了约20个，且都小于太阳质量的20倍。1964年，科学家通过观测发现了第一个恒星黑洞。

超大质量黑洞：超大质量黑洞被称为超大质量黑洞几乎所有星系的中心都存在超大质量黑洞，通常是太阳质量的100万到几十亿倍Holm 15A星团中的黑洞是太阳质量的400亿倍。这种黑洞可能是由种子黑洞的吸积或黑洞的合并过程产生的。超大质量黑洞的密度可以非常低，甚至低于空气的密度。

中等质量黑洞：恒星黑洞和超大质量黑洞之间有一个中间黑洞目前，这个黑洞存在的有力证据来自低光度活动星系核，其中心黑洞的质量不到太阳的一百万倍。2019年5月1日，LIGO和处女座两个引力波天文台发现了一个中等质量的黑洞，质量是太阳的142倍，距离地球约170亿光年。这是人类探测到的第一个中等质量黑洞。这是两个黑洞的合并。

广义相对论下黑洞的时空几何分类：

1. 史瓦西黑洞，m（质量）不等于0，J（角动量）和Q（电荷）等于0。史瓦西在1916年提出了史瓦西黑洞假说，这个假说是不带电的、不自旋的黑洞。史瓦西黑洞也被称为“寻常黑洞”它只是一个假设的模型，一个理想状态下的黑洞，并不能代表现实中黑洞的真实面目。

2. 个克尔黑洞，M不等于0，J不等于0，Q=0。克尔黑洞是一个旋转的不带电的黑洞，有两个视界，内层和外层，中间有一个能量层。1963年，一位来自新西兰的数学家、物理学家罗伊·克尔得到了爱因斯坦 描述不带电旋转恒星的引力场方程这类恒星坍缩形成的黑洞被称为克尔黑洞。与静态的史瓦西黑洞相比，克尔黑洞更接近实际的物理黑洞。

3. 瑞思尼-Nostrom黑洞，m不等于0，j等于0，q不等于0。这是一个带电但不旋转的黑洞。

4. 克尔-纽曼黑洞，m不等于0，j不等于0，q不等于0。这是一个旋转带电的黑洞。

瑞斯尼-诺斯托姆黑洞和克尔纽曼黑洞都是带电黑洞一般认为带电黑洞不太可能具有重要的天体物理意义，因为在天体物理环境中，一个带电的天体会很快被周围的等离子体中和。因此，史瓦西黑洞和克尔黑洞在天体物理学中具有重要意义。宇宙中的大部分黑洞都是克尔黑洞。

黑洞和广义相对论

在广义相对论的理论体系中，时间和空间的结合称为时空。时间和空间是一体的，不可分割的。曲率是指弯曲的程度。时空曲率是指时空弯曲的程度。宇宙中所有物质的运动都可以用时空曲率来描述，引力场实际上是一个弯曲的时空，它决定了物质和能量的运动规律。在引力场中，时空的性质是由物体决定的s“质量”或能量）由分布决定，一个对象“质量”分布使得时空属性不均匀，导致时空弯曲。物质的密度越大，时空的曲率就越大。也就是说，当光穿过类似黑洞的东西时，“大质量”当天体，它的路线是弯曲的，它将遵循“大质量”物体所形成的“时空曲面”前进。引力的本质是时空的弯曲。广义相对论成功预言了黑洞，这是研究黑洞的重要理论基础。

科学家在18世纪就开始怀疑黑洞的存在，直到广义相对论的诞生才证实黑洞的真实存在。物理学家施瓦辛格解决了爱因斯坦 方程，得到了广义相对论的严格解，现在被称为施瓦辛格 s解，并推导出一个密度无限大质量极高的天体，这就是黑洞。它能让时空极度弯曲要摆脱这种时空曲率，需要的逃逸速度超过光速，但宇宙中没有任何物质可以超过光速，所以所有物质，包括光，只要进入黑洞就无法逃逸。

现在人类有了黑洞的图片，完全符合爱因斯坦 的广义相对论。

黑洞无毛定理

黑洞是由大质量恒星坍缩和聚集形成的无限小的体积、具有无限密度的奇点和它周围几乎是空的一部分天空已经失去了形成它的恒星的所有信息。落入黑洞视觉界面的物体已经失去了大部分信息。美国物理学家约翰•惠勒认为黑洞中只剩下质量m、角动量j和电荷q的三个特征。知道了这三个特点，你就知道了它的一切。无论是哪种黑洞，它的终极性质都只由质量决定、角动量、电荷的这三个物理量是唯一确定的。这个功能被他戏称为“黑洞无毛”这就是著名的黑洞无毛定理。毛”指恒星坍缩前的细节。1973年霍金、布兰登·卡特和其他人证明了“无毛定理”的正确性。

黑洞无毛定理形象地展示了黑洞这一特殊天体的极简物理特征。

同时，黑洞无毛定理并没有否认其他量子电荷的存在。黑洞无毛”受到量子力学的挑战后，黑洞的特征变得多了很多。

黑洞的透镜效应

黑洞巨大的引力使得周围的光线急剧弯曲，向它的方向靠近。即使是被黑洞遮挡的恒星发出的光，虽然其中一部分会落入黑洞而消失，但另一部分会绕过黑洞通过一个弯曲的空间到达地球，这样我们就可以观察到黑洞背面的星空，就像黑洞本身并不存在一样。有些恒星不仅直接向地球发送光能，还会向其他方向发送光线，这些光线可能会被附近黑洞的强大引力弯曲，到达地球。这样，我们不仅可以看到恒星的正面，还可以看到它的侧面、或者背面，有时甚至可以看到来自同一颗恒星的两个或更多图像。黑洞通过这种引力透镜效应将自己隐藏在浩瀚的宇宙中，给人类留下了无限的遐想和猜测。

黑洞照片

第一张黑洞照片拉开了直接观测黑洞的序幕。2019年4月10日，视界望远镜（EHT）宣布成功获得超大质量黑洞的第一个直接视觉证据这个黑洞的图像是室女座星系团超大质量星系M87中心的黑洞，距离地球5500万光年，质量是太阳的65亿倍。由八个地面射电望远镜组成的观测阵列形成了一个地球大小的孔径“虚拟”望远镜以前所未有的灵敏度和分辨率捕捉黑洞的图像。爱因斯坦 他的广义相对论首次被实验证实。

一般认为在大多数星系的中心都有一个超大质量的黑洞。我们银河系中心的黑洞大约是太阳质量的400万倍。

2022年5月12日，人类首次拍摄到银河系中心的超大质量黑洞*简称Sgr A*的照片。这是2019年4月处女座星系团M87中心超大质量黑洞的第二张照片。这张照片汇集了EHT合作组织的共同努力，它由来自世界各地80个研究机构的300多名研究人员组成。除了开发复杂的工具来克服Sgr A*除了成像面临的挑战，研究团队还花了5年时间用超级计算机合成和分析数据，编制了一个前所未有的黑洞模拟数据库，并严格对比观测结果。

此次公布的观测结果给出了这个天体是黑洞的证据，为人类了解银河系中心黑洞的行为提供了 条有价值的线索。这意味着人类正在观察设备、观测技巧、数据处理能力等多方面都有了系统性的飞跃。同时，这一成果进一步加强了对爱因斯坦 的广义相对论。这张照片是由视界望远镜拍摄的（EHT）共同组织这个国际研究团队，通过分布在世界各地的射电望远镜进行联网“拍摄”因此，科学家们之前已经观察到了银河系中心周围的许多恒星，这是一个不可见的恒星、密度大质量大的天体绕轨道运行。这有力地表明这被称为人马座a*我们的天体是一个黑洞，这张照片提供了第一个直接的视觉证据。

黑洞与引力波

广义相对论预言了黑洞和引力波。引力波是巨大的天体爆炸、由轮换或合并等事件引起“时空涟漪”在物理学中，引力波以引力辐射的形式传递能量。当物质的分布发生变化时，时空也会相应变化，就像往平静的湖面上扔一块石头，湖面上会出现一圈波浪，时空也会把涟漪向外扩散，这就是引力波。引力波可以作为探索宇宙深处的工具，因为它携带了波源的信息。引力波的频率很宽，就像交响乐中的高频一样、低、中音一样。不同的频率有不同的检测方法。科学家可以通过捕捉和测量引力波来计算黑洞的质量。

2016年2月11日，美国LIGO项目的科学家宣布，人类于2015年9月14日首次直接探测到引力波“听”到了黑洞。13亿光年外，两个黑洞合并产生的引力波被“激光干涉仪引力波天文台”探测到，这为黑洞的存在提供了最直接最清晰的证明。同时也证明了恒星级双黑洞系统的存在。在合并过程中，相当于三个太阳质量的能量以引力波的形式释放出来。

从2015年到2018年，科学家探测到了10次由黑洞合并事件引起的引力波。黑洞使人类能够发现引力波，拥有了利用引力波探索和感知宇宙的新能力，从而能够更精确地观测宇宙遥远的角落。大爆炸产生的引力波也可以帮助科学家更好地了解宇宙的构成。