“黑洞”这个名称，人们已经不很陌生了。有人甚至还给它起了不光彩的外号：“太空中最自私的怪物。”这究竟是什么意思呢？
“黑洞”这个名字的第一个字是“黑”，这表明它决不向外界发射或反射任何光线或其他形式的电磁波——无论是波长最长的无线电波，还是波长最短的γ射线。因此，人们绝对无法看见它。“黑洞”的第二个字是“洞”，意思是说：任何东西只要一进入它的边界，就别想再溜出来了，所以它活像一个真正的“无底洞”。
那么，要是用一盏威力极大的探照灯去照亮黑洞，它不就会原形毕露了吗？这也不行。射向黑洞的光无论有多强，都会被黑洞全部“吃掉”，不会有一点反射，这个“洞”还是黑的。问题是，黑洞为什么会有这样奇怪的特性呢？
我们还是先从宇宙飞船说起吧。宇宙飞船要飞出地球，进入行星际空间，至少要达到每秒11.2千米的速度，否则就摆脱不了地球引力的束缚。这个速度，是一个物体从地球引力场中“逃”出去所需要的最低速度，所以称为地球的“逃逸速度”。太阳的引力比地球强得多，因此太阳的逃逸速度也大得多；等于每秒618千米。而如果一个天体的逃逸速度达到或超过了光的速度，那么就连光线也不可能逃出去了。这样的天体正是我们所说的黑洞。在宇宙中，没有任何东西的运动速度比光更快了。既然连光都逃不出黑洞，那么其他任何东西当然也更不可能跑出去了。
你现在知道“白洞”是什么了吗？
今天，关于黑洞的更正确的说法是这样的：“黑洞是根据爱因斯坦在20世纪初期创立的广义相对论所预言的一种特殊天体。它的基本特征是有一个封闭的边界，称为黑洞的视界；外界的物质和辐射可以进入视界，视界内的东西却不能跑到外面去。”正因为黑洞像是一个“只进不出”的无底洞，所以才有人说它是“宇宙中最自私的怪物”。不过，这多少也有点冤枉了它，因为有时候黑洞还是怪大方的呢！这和“白洞”有着密切的关系。
“白洞”和“黑洞”一样，也是根据爱因斯坦的广义相对论推测的一种特殊天体。白洞的基本性质正好和黑洞相反：白洞内部的物质可以流出边界，外界的物质却不能通过它的边界跑进去。所以，白洞可以向外界提供物质和能量，却不吸收外部的任何物质和辐射。若说黑洞是“宇宙中最自私的怪物”，那么白洞就该是“宇宙中最慷慨的天体”了。
38．黑洞和白洞是怎样形成的？
（1）黑洞
黑洞究竟是怎样形成的呢？这有好几种可能性。
例如，如果越来越多的物质往一块儿聚集，而它们的密度始终保持不变。那么这一堆物质的引力就会随着质量的增加而越来越强，到头来，它的引力总会强到连光都逃不出去的。例如，倘若把质量像1.4亿个太阳那么多的水集中起来做成一个“大水滴”，那么它就会成为一个黑洞。这个水滴黑洞的直径大约有8亿千米呢！
再如，假若一颗恒星的质量固定不变，但是让它不断地收缩下去，那么它的密度就会随着体积的缩小而变得越来越大，它的引力场也变得越来越强，直到变成一个连光线也逃不出去的黑洞。要是太阳收缩到半径只有3千米那么大，它就会成为一个黑洞。这时它的密度简直大得令人难以想象：每立方厘米的体积中竟包含了200亿吨的物质！
1997年，欧洲南方天文台的菲利普斯·克兰和他的同事曾用哈勃望远镜发现一个裸黑洞，该黑洞竟有300万光年长的辐射喷流和椭圆星系核的粒子发射。
（2）白洞
白洞又是怎样形成的呢？一种可能性是白洞直接由黑洞转变而来，白洞中的物质是原先形成黑洞时聚集起来的。20世纪70年代以来，英国物理学家霍金等人发现，黑洞其实有着两方面的特征。一方面是前面说过的那种“只进不出”；另一方面就更出乎人们的意料，即黑洞会以微观世界中的奇特方式稳定地往外“蒸发”粒子。有了这种“蒸发”，黑洞就不再是绝对“黑”的了。
霍金还证明，每个黑洞都有一定的温度。黑洞越大，温度越低，蒸发也越微弱；黑洞越小，温度越高，蒸发也越强烈。小黑洞由于蒸发，质量就会迅速减小；质量减小了，黑洞的温度就变得更高；温度高了，蒸发又进一步加快……这样下去，黑洞的蒸发就变得越来越激烈，最后终于以一场猛烈的爆发而告终。这就是不断向外喷射物质的白洞了。
这些说法听起来都很有道理。但是，黑洞毕竟无法直接探测到，白洞是否存在也必须寻找更多的天文观测证据。宇宙中即使真有各种不同大小的黑洞和白洞，它们形成和演化的方式是不是就和人们的想法相吻合？这些问题都很深奥，不是一年半载就能解决了的问题，但它们迟早总会真相大白的。
39．星体间有哪些差异？
直到近代，我们才知道，星体间最主要的差别是在亮度上。喜帕恰斯是第一个按星体的亮度分级的科学家。空中最明亮的20颗星划分在第一等级，然后，按亮度的减少依次为第二等级．第三等级、第四等级、第五等级，到第六等级则是用肉眼勉强能看到的星。
星体的亮度等级可以划分得极为精细，其精度可至十分位小数，星的亮度等级可以用2.3或3.6这样的数表示。亮度等级中每差一级，亮度就相差2.512倍，如2.0极的星体亮度就是3.0级星体亮度的2.512倍，依此类推。
第一等级中的一些星，其亮度几乎可能是零，有的甚至达到负值。天空中最明亮的是天狼星，其亮度等级为-1.47。这一概念也可用来表示恒星以外的其他星体。金星最亮时，等级亮度可达到-4。满月的亮度是-12，太阳的亮度是-26级。等级制度还可以扩展到极暗的星体，这些星体只能用望远镜才能看到。所以，这些星的级别只能达到7或8级，有的甚至达到20级或数字更高的级别。
一颗星比另一颗星明亮，不一定意味着它放出的光多，而可能是离我们太近的缘故。一颗暗星若离我们很近，可以比一颗离我们较远的亮星显得还要亮。
如果我们知道某颗星的亮度级别及它到地球的距离，我们就能计算出它的实际亮度。你可以把星体在10个秒差距（32.6光年）处的亮度值计算出来，并把这个结果作为“绝对98亮度等级”的数值。为了比较星体的实际亮度，我们在同一距离之处算出来亮度值，如绝对亮度等级。例如，太阳在10个秒差距处的亮度等级是4.6，它的确不是一个非常亮的星体。天狼星在同样距离处的亮度等级是1.3。显然，天狼星比太阳更明亮些。还有些星体比天狼星放出的光更多、显得更亮。位于“猎户星座”中的“参宿七”的绝对亮度值是-6.2，它的实际亮度是太阳亮度的2万倍。非常非常亮的星体毕竟是少数，这些星体能被人类观测到，是因为它们太亮了，但它们的数目很少。
质量大的星体，亮度大，温度高。1914年，美国天文学家海瑞·诺瑞斯·罗素指出：所有的星体可以按照递增的顺序排列起来，或者95％的星体都能排列起来。质量越大的星体，亮度越高，温度也越高。绝大多数星体可以从小到大，从温度低到温度高，从暗到亮有序地排列起来。
爱丁顿求得了太阳核心的温度，并解释了“主星系”星体的一些性质。质量越大的星体，在万有引力作用下把它的构成物向内拉紧的力就越强，它的核心温度就越高，这样才能平衡强有力的内聚力，星体的温度越高，向外散发的光和热也就越多。这就是说，星体质量越大，它的亮度越高，这就是我们早巳知道的“质量发光定律”。
星体温度升高的程序大于星体质量的增大程度。于是，星体到了足够大时，核心的温度之高，向外扩张的能力之大，使得星体变得不稳定起来，很容易产生爆炸。基于这个原因，质量大于太阳60倍的星体不可能存在于宇宙间。
另一方面，质量较小的星体，用来平衡内聚力的温度不需要太高。若星体质量很小，它中心的温度就会很低以至于它根本不发光。一个星体若小于太阳的1／10，它就是暗的不发光体。按通常的定义它就不能称做星（恒星）。
有这样的星体，其质量可能是木星质量的100倍，它本身具有一定的热度，但发出的光是红外光，其能量小于可见光，我们称它们是“棕矮星”。探测到它们很困难，但天文学家们也在搜寻它们。因为它们的数量可能会很多，极有可能对宇宙的固有特性产生某种影响。
这种星若有一个很好的供氢环境做为星体本身的组成成分，并能通过氢化而产生放射性物质，它就有可能出现在主星序的排列中。
40．星体会“死亡”吗？
在明亮的天狼星近旁，有一微弱光点，这就是小犬星，一个比天狼星小得多的星体。虽然小犬星比较小，但其中心物质的密度却大得惊人，仅一只火柴盒大小的物质，重达50吨！
第一位用望远镜测定小犬星或者天狼星B的准确位置的美国天文学家阿尔万·克拉克，其时为1862年。另外在此30年前，普鲁士天文学家弗里德里克·威廉·贝塞尔就已经注意到天狼星轨道的偏移，并且相信附近还有另外一个星体。
这两个星体绕着同一的重力中心旋转一次，要花50年时间。小犬星的质量和太阳一样大，足以使天狼星在其轨道上移动。小犬星的直径仅38600千米，同直径为1392380千米的太阳相比是很小的，也就是说，质量与太阳相同的小犬星却被挤到仅为太阳体积1／27000的小星球中。
换句话说，小犬星的密度为太阳密度的27000倍，它的地表温度为2632度，比太阳更热，相同面积辐射出的热和能量为太阳的3.75倍。然而，小犬星的亮度仅为太阳亮度的1／125。这些事实首先使天文学家们理解到，小犬星是异常的小。
一开始是把小犬星作为星体的一个种类来记载的，称它为白色矮子星。已经发现的这种类型的星球有许许多多，天体摄影仪编目所列的密度最大的星体是被称为+708247的星球，它大约为地球的一半大小，但是每立方厘米的重量却达37.80吨。
天文学家们认为，这些密度特殊的星球已处于最后的演变阶段并接近于死亡。
据认为，星球是由气云和灰尘凝结，并随着核心加热，在自身的重力作用下收缩而开始形成的。与此同时，核子的反应也开始由大量核子组合的氢变换为氦，释放出能量，使得星球在天空中像太阳那样灿烂地发光。
当氢供给不足时，更多的核子开始反应，随着星球膨胀，其中心部变得更热更密实，而表面却变得更加冷。这个阶段被称为红色巨星阶段。
当核子的全部储藏量被耗尽，而星体又已足够大时，它就会爆炸成超新星。较小的星体在重力的作用下存在破灭，并因此变成白色矮子星。
所以，白色矮子星是一种快灭亡的星球，它无法再加热，没有前途，濒临灭亡。接下去是进一步毁坏，凝集成为中性星球，并大大地收缩，形成高质量的物质，其质量每立方厘米大约重达1.22亿吨。