史瓦西半徑是神秘卡爾·史瓦西（Karl Schwarzschild、也有翻譯做卡爾·史瓦茲旭爾得）于1915年針對(duì)廣義相對(duì)論方程關(guān)于球狀物質(zhì)分布的星體形成解，此解的答案一個(gè)結(jié)果是可能存在黑洞。他發(fā)現(xiàn)這個(gè)半徑是或從黑洞一個(gè)球狀對(duì)稱(chēng)、不自轉(zhuǎn)的直接物體的重力場(chǎng)的精確解。

根據(jù)愛(ài)因斯坦的崩塌邊找廣義相對(duì)論，黑洞是神秘可以預(yù)測(cè)的。他們發(fā)生于史瓦西度量。星體形成這是答案由卡爾·史瓦西于1915年發(fā)現(xiàn)的愛(ài)因斯坦方程的最簡(jiǎn)單解。根據(jù)史瓦西半徑，或從黑洞如果一個(gè)重力天體的直接半徑小于史瓦西半徑，天體將會(huì)發(fā)生坍塌。崩塌邊找在這個(gè)半徑以下的神秘天體，其間的星體形成時(shí)空彎曲得如此厲害，以至于其發(fā)射的答案所有射線，無(wú)論是來(lái)自什么方向的，都將被吸引入這個(gè)天體的中心。因?yàn)橄鄬?duì)論指出任何物質(zhì)都不可能超越光速，在史瓦西半徑以下的天體的任何物質(zhì)——包括重力天體的組成物質(zhì)——都將塌陷于中心部分。一個(gè)有理論上無(wú)限密度組成的點(diǎn)組成重力奇點(diǎn)（gravitational singularity）。由于在史瓦西半徑內(nèi)連光線都不能逃出黑洞，所以一個(gè)典型的黑洞確實(shí)是“黑”的。

據(jù)報(bào)道，宇宙最早的恒星和星系形成不久，我們發(fā)現(xiàn)首批類(lèi)星體在射電至X射線的電磁光譜中，它們是極端發(fā)光的輻射源。僅有超大質(zhì)量黑洞可能作為這些宇宙龐然大物的引擎，而對(duì)于類(lèi)星體、耀變體和活動(dòng)星系核（AGNs）都支持這一觀點(diǎn)。這里存在一個(gè)問(wèn)題：當(dāng)時(shí)不可能非常快地制造如此大體積的一個(gè)黑洞，來(lái)解釋我們所看到的年輕類(lèi)星體。今年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了黑洞直接崩塌的第一證據(jù)，它可能會(huì)幫助我們長(zhǎng)期以來(lái)尋求的答案。

　　通常情況下，幾乎所有“活動(dòng)星系（active galaxies）”中心區(qū)域都存在著超大質(zhì)量黑洞，但僅有少量星系會(huì)釋放與類(lèi)星體或者活動(dòng)星系核有關(guān)的強(qiáng)烈輻射。主流觀點(diǎn)認(rèn)為，超大質(zhì)量黑洞將吞噬物質(zhì)，對(duì)物質(zhì)進(jìn)行加速和加熱，導(dǎo)致物質(zhì)電離化并釋放光線。基于我們所觀測(cè)到的光線，我們能夠成功地推斷出星系中心黑洞的質(zhì)量，它的質(zhì)量會(huì)達(dá)到太陽(yáng)的數(shù)十億倍。即使是最早期的類(lèi)星體，例如：J1342+0928，在宇宙大爆炸之后6.9億年將釋放8億顆太陽(yáng)的總質(zhì)量，當(dāng)時(shí)宇宙的年齡僅是當(dāng)前的5%。

　　圖中是宇宙最遙遠(yuǎn)的X射線噴射流，它源自類(lèi)星體GB 1428，從地球的視角觀測(cè)，它與類(lèi)星體S5 0014+81具有相同的距離和年齡，都距離地球120億光年之遙。

　　如果你以傳統(tǒng)方式試圖形成一個(gè)黑洞，通過(guò)讓超大質(zhì)量恒星演變?yōu)槌?strong>新星，形成小型黑洞，并將它們?nèi)诤显谝黄穑敲茨憔蜁?huì)遇到問(wèn)題。恒星形成是一個(gè)劇烈的過(guò)程，當(dāng)核聚變發(fā)生時(shí)，強(qiáng)烈的輻射將燃燒耗盡剩余氣體，否則將形成日益增多的大質(zhì)量恒星。從附近的恒星形成區(qū)域到我們所觀測(cè)到的最遠(yuǎn)區(qū)域，這一過(guò)程似乎仍在進(jìn)行之中，阻止具有一定質(zhì)量恒星的形成。

　　我們有一個(gè)非常強(qiáng)大和引人注目的標(biāo)準(zhǔn)模型——超新星爆炸，引力交互作用，通過(guò)合并和增積逐漸增長(zhǎng)。但是我們所看到的早期類(lèi)星體質(zhì)量太大，很難進(jìn)行解釋。其他形成黑洞的已知途徑，例如：合并中子星，也無(wú)法解釋該現(xiàn)象。然而，直接觀測(cè)到黑洞坍塌可能進(jìn)行解釋?zhuān)撚^點(diǎn)通過(guò)2017年發(fā)現(xiàn)的3個(gè)證據(jù)可以進(jìn)一步驗(yàn)證：一是發(fā)現(xiàn)超年輕的類(lèi)星體，如：J1342+0928，它存在擁有太陽(yáng)質(zhì)量數(shù)百萬(wàn)倍的黑洞；二是理論進(jìn)程表明，如果黑洞直接坍塌的情況是真實(shí)的，我們可以形成較早期的“黑洞種子”，其質(zhì)量是超新星形成時(shí)的1000倍；三是發(fā)現(xiàn)最早期恒星通過(guò)直接坍塌變成黑洞，將驗(yàn)證這一過(guò)程。

正常情況下，它們是宇宙中演變成為黑洞的最熱、最年輕、最大質(zhì)量的新生恒星，宇宙早期階段存在大量類(lèi)似的星系，但是也存在完全由氣體、灰塵和暗物質(zhì)構(gòu)成的大量原星系，迄今其內(nèi)部沒(méi)有恒星。在巨大的宇宙空間中，我們甚至找到這樣的成對(duì)星系：一個(gè)星系在不斷地形成恒星，另一個(gè)星系迄今未形成任何一顆恒星。在距離地球非常遙遠(yuǎn)的CR7星系中，存在著大量年輕恒星，并且一個(gè)鄰近釋放光線氣體區(qū)域不可能在其中形成一顆單獨(dú)的恒星。

　　今年3月份發(fā)表的一份理論研究報(bào)告中引入了一種機(jī)制，表明存在黑洞直接坍塌的證據(jù)。一個(gè)年輕發(fā)光的星系能夠照亮鄰近的同伴星系，從而阻止其內(nèi)部氣體分解形成小型團(tuán)狀結(jié)構(gòu)。通常情況下，這些小型團(tuán)狀結(jié)構(gòu)坍塌形成個(gè)別恒星，但是如果不能形成這些團(tuán)狀結(jié)構(gòu)，則可以將大量氣體變成一個(gè)束縛結(jié)構(gòu)。之后引力產(chǎn)生作用，使這個(gè)黑洞形成10萬(wàn)倍的太陽(yáng)質(zhì)量，或許可達(dá)到太陽(yáng)質(zhì)量的100萬(wàn)倍。

　　有許多理論機(jī)制被證實(shí)是非常有趣的，然而，當(dāng)涉及到真實(shí)的物理環(huán)境時(shí)，這些理論機(jī)制并不支持，是否存在黑洞直接坍塌呢？目前，我們可以很肯定地回答這個(gè)問(wèn)題：是的，由于宇宙最早的恒星質(zhì)量較大，已演變?yōu)槌滦牵覀兒茈y觀測(cè)到它們的存在，沒(méi)有爆炸，沒(méi)有亮度增強(qiáng)。僅是一顆恒星在一瞬間被黑洞所替代，正如哈勃該太空望遠(yuǎn)鏡所觀測(cè)的前后結(jié)果，宇宙中毫無(wú)疑問(wèn)地存在著物質(zhì)直接坍塌在黑洞之中。