黑洞（特殊天體）

黑洞（特殊天體）

黑洞是愛因斯坦廣義相對論預言存在的一種極端天體，其引力場強大到連光線都無法逃逸。當大量物質被壓縮至極小空間時，會形成時空曲率無限大的「奇點」，周圍產生稱為「事件視界」的邊界，任何跨過此邊界的物質與輻射將永久被吞噬。

恆星坍縮型

大質量恆星（約20倍太陽質量以上）在核聚變燃料耗盡後，發生超新星爆發，核心經由引力坍縮形成黑洞。

原始黑洞

宇宙早期物質超高密度區域可能直接坍縮形成，此類黑洞質量範圍廣泛，從微觀到超大質量皆有可能。

星系級黑洞

通過合併與吸積過程，在星系中心形成質量達百萬至數百億倍太陽質量的超大質量黑洞。

事件視界

黑洞的「表面」，為不可逆的臨界邊界。在此處的逃逸速度等於光速，進入後所有世界線都指向奇點。

奇點

時空曲率無限大的中心點，現有物理定律在此失效。廣義相對論預測其密度無限大，但量子引力理論可能有不同解釋。

無毛定理

黑洞僅由質量、角動量、電荷三個參數完全描述，其他信息（如形成物質特性）均不可探測。

間接觀測法

1. 吸積盤輻射：物質螺旋落入黑洞時摩擦加熱，產生強烈X射線

2. 引力透鏡：黑洞扭曲背景星光線路徑

3. 星體運動：觀測星系中心恆星軌道推算隱藏質量

直接成像

2019年事件視界望遠鏡（EHT）首次發布M87星系中心5500萬倍太陽質量黑洞的陰環影像，驗證理論預測。

人馬座A*

銀河系中心超大質量黑洞，質量約430萬個太陽，距地球2.6萬光年。

Cygnus X-1

首個被確認的恆星級黑洞（15倍太陽質量），通過伴星物質吸積的X射線被發現。

GW150914

雷射干涉引力波天文台（LIGO）首次探測到的黑洞併合事件，涉及36與29倍太陽質量黑洞。

信息悖論

霍金輻射導致黑洞蒸發是否破壞量子力學信息守恆，引發「黑洞戰爭」理論論戰。

火牆假說

事件視界可能存在高能粒子壁，挑戰等效原理，尚無觀測證據支持。

蟲洞關聯

某些黑洞解理論上可連接不同時空區域，但需負能量物質維持穩定，現實可能性極低。

1. 檢驗廣義相對論與量子力學的極限

2. 理解星系形成與演化關鍵機制

3. 探索時空本質與宇宙終極命運

4. 潛在能源開發（如彭羅斯過程）的理論基礎

注：本條目內容基於廣義相對論框架，未包含量子引力理論的進展性解釋。