早在18世纪末，英国的科学家就基于牛顿的万有引力定律提出，存在一种超高密度的恒星，它的引力大到连光都无法从其内部逃脱。直到2019年，人类首张黑洞照片的诞生，为证明黑洞的存在提供了直接影像证据。
M87星云中心的超大质量黑洞
黑洞诞生于特大质量恒星生命的最后阶段，在其自身引力下不断坍缩形成。黑洞拥有强大的引力，不断向内吞噬周围的物质，任何物质都会被其巨大的引力撕碎，变成更基本的粒子。在黑洞内部，连光线都无法逃脱，因此它对外是不可见的。
看到这里，你肯定会有疑问，既然黑洞不可见，又为什么可以被人类拍摄到呢？要回答这个问题，就不得不提起与黑洞紧密相关的一种天体——类星体了。
类星体由黑洞、光束喷流和吸积盘共同构成，它是宇宙中最亮的天体，即便在100亿光年外，也能够看到它发出的光。这是因为类星体的中心有一个超大质量黑洞，一般来说，一个类星体每年要吞掉1000个中等大小的恒星质量的物质。
当黑洞从周边吸积气体尘埃或小型天体时，在引力的影响下，物质与磁场之间剧烈的摩擦释放出耀眼的光芒和大量的热量，物质被拉扯成细丝状并且围绕着黑洞高速旋转，形成一个耀眼的吸积盘。
黑洞的引力能被提取为热能和光能，以至于吸积盘的亮度远远大于一个星系的亮度总和，成为宇宙中最亮的天体。
此外，这个过程还会产生强大的辐射，其中发出的X射线是科学家们探寻黑洞的重要依据。
类星体与黑洞的关系可以总结如下：类星体的光辉和辐射是由黑洞周围的吸积盘产生的，因此可以说类星体是超大质量黑洞的一种活跃表现形式。类星体的形成与超大质量黑洞的吸积过程密切相关，而黑洞则是类星体的能量源泉。
当黑洞吸积的物质足够多之后就会以光束的形式喷发出去，这些巨大的能量辐射形成了光束喷流柱，在黑洞强大的磁场影响下，光束喷流柱只会沿着黑洞两极的方向喷发。当我们正好对着这个物质喷流的方向，观察到的现象就是类星体。
看过《星际穿越》这部电影的朋友肯定对下面这张黑洞的图片不会陌生。可以看到，图片中外围的光环就是吸积盘，这是物质在被吸入黑洞前受引力拉扯摩擦而形成的，不断释放出巨大的能量和强烈的亮光。（图片见下方）
中间黑色的部分就是黑洞，黑洞与吸积盘之间的边界叫做视界，是黑洞与外部的分界线，一旦越过这个边界，就进入黑洞内部并无法逃离其引力范围。
黑洞的吸积盘是赤道上面一个环，由于引力透镜效应，原本被黑洞视界挡住的后半部分吸积盘发出的光受到黑洞引力偏折，会分别出现在黑洞的上方和下方。
一些原本看不见的射向其他方向的光经过黑洞附近会被其引力影响而偏折从而进入我们眼睛，而且光线还会被放大或变形。
这也是科学家们可以利用来发现黑洞的另一种办法，黑洞的引力透镜现象。
上个世纪初，德国科学家提出了史瓦西半径这个概念。一个球体的史瓦西半径与它本身的质量成正比，如果一个天体的半径小于史瓦西半径，就会在自身重力下开始向内坍缩，它的时空弯曲非常严重，以至于连光线都无法逃出，成为一个黑洞。
太阳的史瓦西半径大约是3千米。而地球的史瓦西半径仅仅只有9毫米，也就是说，如果把地球压缩成半径小于9毫米的一个球体，就会变成一个黑洞。
