廣闊的宇宙裏有一種存在，它漆黑一片，比任何星體都要暗；它的引力很強，任何經過附近的事物都會被吸入其中，無法逃離。這個神祕又可怕的存在——黑洞，究竟是怎樣誕生的？人們又是怎樣發現它的？
甚麼是黑洞？
黑洞是宇宙中的天體，它的質量大，直徑卻極小，因此表面會產生非比尋常的巨大重力，連光都無法逃離，呈現漆黑一片的景象。
▲黑洞的外觀。（Photo by NASAJPL-Caltech CC BY 2.0）
光也無法逃離的引力
每個星球都有引力。一般來說，當我們把一個蘋果拋向天空，由於地球的引力會將它吸回了地面，蘋果最終會掉下來。但如果我們用足夠大的力量拋出蘋果，蘋果就能克服引力逃離地球。
▲當蘋果的拋出速度不夠高，便會很快掉到地面。
▲如果用適當大的力度拋，蘋果就會不着地，並不停繞地球轉。這時蘋果的速度叫「環繞速度」。
▲如果用更大的力度拋，蘋果便可擺脫地球的重力向外逃，這個速度叫作「逃逸速度」。
天體的質量愈大，直徑愈小，表面的重力也愈大，逃逸速度也愈高。
黑洞就是一顆奇特的天體，它表面的重力大到連速度最快的光也無法離開，只會掉回表面。
怎樣「看見」黑洞？
既然黑洞只有一片漆黑，人們是怎麼發現它的？
天文學家發現，當物質被吸入黑洞時，就會變得熾熱並釋放X射線。所以我們可以通過觀測X射線來確認被黑洞吸食的恆星物質，藉此間接證明黑洞的存在。
1971年，一個衛星偵測器發現了一個X射線源——天鵝座X-1，之後它就被確認是人類發現的第一個黑洞。
2019年4月，科學家利用全球多座射電望遠鏡聯合觀測，合成出全世界第一張黑洞的圖像，這個黑洞位於室女座M87橢圓星系的中心。
▲世界第一張黑洞影像。（Photo by NASA Goddard Photo and Video/CC BY 2.0）
奇特的黑洞，並不是無緣無故出現在宇宙中的，它們其實是由死去的恆星形成的！
恆星的誕生、燃燒與成長
恆星誕生於星雲，由「體形」決定命運。恆星愈大，質量也愈大，壽命就愈短。有些巨恆星只要一千萬年就會燃燒殆盡，有些矮恆星則能燃燒至一千億年呢！
恆星一生有90%的時間都處在氫燃燒的主序星階段。主序星分三種：
恆星的燃盡與死亡
當內部的氫燃盡，主序星就會迅速步向滅亡。
我們可以用太陽質量為基本單位，將不同質量的主序星分為三類。
三類主序星的滅亡過程也各不相同：
當紅超巨星的核心物質燃燒殆盡，恆星就會因為巨大的重力而塌縮，塌縮物質碰上超密的核心，產生由內向外的衝擊波，將恆星外層炸射到太空。這個現象被稱為「超新星爆炸」。
如果爆炸後剩餘的物質大於3M☉，就會產生黑洞。
不過，根據霍金輻射的理論，即使是經歷了數百萬年才誕生的黑洞，最終仍然會在漫長的歲月中蒸發消失。
(內文插圖取自：《兒童的科學》第189期)
