Svart hål, kosmisk kropp med extremt intensiv tyngdkraft från vilken ingenting, inte ens ljus, kan undkomma. Ett svart hål kan bildas genom en massiv stjärns död. När en sådan stjärna har uttömt de inre termonukleära bränslena i sin kärna i slutet av sin livslängd, blir kärnan instabil och gravitativt kollapsar inåt på sig själv, och stjärnens yttre lager blåses bort. Krossvikten av beståndsdelar som faller in från alla sidor komprimerar den döende stjärnan till en punkt med nollvolym och oändlig densitet som kallas singulariteten.
stjärna: Svarta hål
Om kärnresten av en supernova överstiger ungefär två solmassor fortsätter den att dras in. Tyngdfältet för den kollapsande stjärnan
Detaljer om strukturen för ett svart hål beräknas utifrån Albert Einsteins allmänna relativitetsteori. Singulariteten utgör mitten av ett svart hål och döljs av objektets "yta", händelseshorisonten. Inuti händelseshorisonten överstiger utrymningshastigheten (dvs den hastighet som krävs för att materien flyr från ett kosmiskt objekts gravitationsfält) ljusets hastighet, så att inte ens ljusstrålar kan fly ut i rymden. Händelshorisontens radie kallas Schwarzschild-radien efter den tyska astronomen Karl Schwarzschild, som 1916 förutspådde förekomsten av kollapsade stjärna kroppar som inte avger någon strålning. Storleken på Schwarzschild-radien är proportionell mot massan hos den kollapsande stjärnan. För ett svart hål med en massa som är tio gånger så stor som för solen skulle radien vara 30 km (18,6 miles).
Endast de mest massiva stjärnorna - de med mer än tre solmassor - blir svarta hål i slutet av deras liv. Stjärnor med en mindre mängd massa utvecklas till mindre komprimerade kroppar, antingen vita dvärgar eller neutronstjärnor.
Svarta hål kan vanligtvis inte observeras direkt på grund av både deras små storlek och det faktum att de inte avger något ljus. De kan dock "observeras" av effekterna av deras enorma gravitationsfält på närliggande ämnen. Till exempel, om ett svart hål är medlem i ett binärstjärnsystem, blir material som strömmar in i det från sin följeslagare intensivt uppvärmt och strålar sedan röntgenstrålar rikligt innan det går in i det svarta hålets händelsehorisont och försvinner för alltid. En av komponentstjärnorna i det binära röntgensystemet Cygnus X-1 är ett svart hål. Upptäckt 1971 i konstellationen Cygnus, består denna binär av en blå supergiant och en osynlig följeslagare 14,8 gånger solens massa som kretsar om varandra under en period av 5,6 dagar.
Vissa svarta hål har uppenbarligen icke-stjärna ursprung. Olika astronomer har spekulerat i att stora volymer interstellär gas samlas in och kollapsar i supermassiva svarta hål i centrum för kvasarer och galaxer. En gasmassa som faller snabbt in i ett svart hål uppskattas ge av mer än 100 gånger så mycket energi som frigörs av samma mängd massa genom kärnfusion. Följaktligen skulle kollaps av miljontals eller miljarder solmassor av interstellär gas under gravitationskraft till ett stort svart hål ta hänsyn till den enorma energiproduktionen från kvasarer och vissa galaktiska system.
Ett sådant supermassivt svart hål, Skytten A *, finns i mitten av Vintergalaxen. Observationer av stjärnor som kretsar kring Skyttens A * läge visar närvaron av ett svart hål med en massa motsvarande 4 154 000 solar. Supermassiva svarta hål har också upptäckts i andra galaxer. Under 2017 fick Event Horizon Telescope en bild av det supermassiva svarta hålet mitt i M87-galaxen. Det svarta hålet har en massa som är lika med sex och en halv miljard solar men är bara 38 miljarder km (24 miljarder miles) över. Det var det första svarta hålet som direkt avbildades. Förekomsten av ännu större svarta hål, var och en med en massa lika med 10 miljarder solar, kan härledas från de energiska effekterna på gas som virvlar runt med extremt höga hastigheter runt centrum av NGC 3842 och NGC 4889, galaxer nära Vintergatan.
Förekomsten av en annan typ av icke-stjärna svart hål föreslogs av den brittiska astrofysikern Stephen Hawking. Enligt Hawkings teori kan många små primordiala svarta hål, eventuellt med en massa som är lika med eller mindre än en asteroid, ha skapats under big bang, ett tillstånd med extremt höga temperaturer och densitet där universum har sitt ursprung 13,8 miljarder år. sedan. Dessa så kallade mini-svarta hål, som den mer massiva sorten, förlorar massa över tid genom Hawking-strålning och försvinner. Om vissa teorier om universum som kräver extra dimensioner är korrekta, skulle Large Hadron Collider kunna producera betydande antal mini-svarta hål.
