像黑洞这样奇特的时空结构，真的存在于宇宙中吗？近代天文学的发现告诉我们：黑洞不但非常有可能存在，还比想象中的更有活力呢！通常黑洞在宇宙中并非独处一隅，除了附近星体的运动可能受其影响之外，当物质被黑洞捕捉时，少数物质也有可能在掉入黑洞前被甩出，而形成巨大的高速喷流，造就宇宙中壮丽的风景。此外，黑洞的存在，也能对星系的结构造成影响，甚至对更大尺度的星系团结构扮演重要的角色。
前文提过，恒星演化晚期会因为内部核反应燃料烧光，而丧失往外的压力，最后因自身引力而坍塌，形成“致密天体”，其成员包含了白矮星、中子星和黑洞。当星球坍塌时，星球内部的物质会因为电子和电子（或中子和中子）彼此的不兼容，而产生电子（或中子）简并压力，进而抵挡引力的进一步坍塌并形成白矮星（或中子星）。而当以上两种简并压力都无法抵挡星球不断继续坍塌时，假设大自然再也没有解决方案能避免星球半径进一步坍塌，最后就会形成黑洞。因为白矮星和中子星都有个质量上限，天体致密且质量高于某个临界值时，黑洞自然就成为目前理论上唯一可能的解释。1964年被发现的X射线源——天鹅座X-1，是后来第一个被认为是黑洞的天体。天鹅座X-1位于一个双星系统，据推测其质量约为太阳质量的10倍，大于中子星的质量上限（大约太阳质量的3倍）；其X射线亮度变化所需的时间大约只有千分之一秒，意味着发射出这些X射线能量的区域大约只有数十个事件视界的大小。原来，这些X射线是当物质逐渐掉入黑洞时，它们变亮变热所发出的能量。
图3-9 借由长年观测银河系中心附近恒星运动的轨道，可以推断出轨道的共同焦点（约位于图的中心处）存在一个约400万个太阳质量的超大质量黑洞（The image was created by Prof. Andrea Ghez and her research team at UCLA and are from data sets obtained with the W. M. Keck Telescopes）。(https://www.xing528.com)
除此之外，宇宙中还存在约有几百万到几十亿倍太阳质量的黑洞，我们称之为超大质量黑洞（super massive black hole），其重量远大于天鹅座X-1之类由恒星演化所造成的黑洞。大部分星系中心都存在着超大质量黑洞，包括我们所居住的银河系的中心，但其形成过程我们还不清楚。图3-9是美国UCLA团队长期观测银河系中心附近恒星运动的资料。这些恒星绕着共同的质量焦点在运行。借由恒星的轨道速率，可以推出位于焦点上的天体约有400万个太阳质量；而根据轨道的大小，可以推出此天体大小的上限。有了质量和大小的信息，可以反推出这个位于银河系中心的天体其本质最有可能是个约有400万个太阳质量的超大质量黑洞。
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