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黑洞是什么呢？
问：黑洞通向哪里？
答：让我们从黑洞是什么开始回答这个问题。
黑洞产生于庞大恒星的陨落。
恒星的质量非常大，这意味着恒星的引力也非常大，正是引力使你可以站在地球上，而不会飘向太空。
图解：位于M87中心的超大质量黑洞，推估质量达太阳的数十亿倍。
这是人类史上第一张直接对黑洞观测的天文影像，由事件视界望远镜所拍摄，发表于2019年4月10日。
恒星是由大量灼热的气体组成的星体，释放出大量的热量，从里往外地推动恒星。
通常来说，引力产生的拉力和热力产生的推力会彼此平衡，但是随着恒星“渐入暮年”，它将燃尽内部的燃料，推力也会逐渐减小。
此时引力大获全胜，恒星所有的物质由于引力被向内拉去，最终成为一个点，就是我们所说的黑洞。
黑洞无法逃离
因为黑洞是由大量物质挤在很小的空间而形成的（用物理学语言说叫做密度很大），它能够产生巨大的引力，吸引一切靠近它的东西。
它产生的拉力非常强大，如果你过于靠近它，甚至拼尽全力快速经过它，都免不了被吸过去的命运。
这被航天学家称作黑洞表面，一旦落入黑洞表面就绝无可能逃离。
图解：大麦哲伦云面前的黑洞（中心）的模拟视图。
请注意引力透镜效应，从而产生两个放大，以星云最高处扭曲的视野。
银河系星盘出现在顶部，扭曲成一个弧形。
黑洞之所以叫做黑洞，是因为如果我们给黑洞拍一张照片，照片上什么也看不到，没有光线能够从黑洞中逃逸出来，而相机的原理就是记录光线，你只能看到黑洞周围黑黢黢的一个环。
图解：上：艺术家描绘超大质量黑洞从邻近的星体上抽走物质。
左下：超大质量黑洞的X光映像。
右下：超大质量黑洞的光学映像。
可惜的是，没有照相机能做到。
航天学家们只能通过黑洞拉扯物体，趁物体尚未被完全吸进去的过程来一窥其貌。
没有办法看到黑洞里面的样子
所以，黑洞通向何方？
图解：超大质量黑洞从吸积盘中吸积的概念图。
现在，让我们来回答这个大问题：当你进入黑洞之后，会发生什么？答案目前尚不可知，但我们正在试着解答！
一个说法认为，黑洞是虫洞的大门，虫洞连接着两个平行的空间，这意味着你可以跳进黑洞，然后来到宇宙的另一个角落，甚至是一个与我们的宇宙完全不同的平行宇宙。
图解：若地面附近有一个虫洞，它可能是这样的
航天学家花了大量的时间试图描绘虫洞的结构和原理，但除非能找到真正“看到”黑洞的方法，否则我们永远无法得知进入黑洞后是怎样的情景。
也许有一天你会变成一个科学家，解决这些未解之谜，所以继续探索这些神奇的问题吧！
宇宙中最强的能量是什么？
浩瀚宇宙，大得令人惊叹，465亿光年半径的可观测宇宙面前，身高不足两米的人类渺小得如微尘一般。
面对宇宙，我们没有任何理由狂妄，在人类文明还不足一万年、工业文明还不足三百年的今天，我们连一场海啸都抵御不了……而一场海啸的威力在宇宙中的各种超级能量面前，根本不值一提，今天我们就来看看那些宇宙中的超级能量。
恒星核聚变
这可能是自宇宙里物质原子形成以后最先出现的超级能量了，嗯，只是可能，因为有可能比它更早的，我后面会提到。
恒星核聚变的能量有多猛？这么跟你说吧，离我们最近的一颗恒星——太阳里面每秒钟约有400万吨的物质在核聚变中转化成能量，是不是对400万吨物质转化成能量没什么概念？我也不想拿氢弹这种弱鸡武器来形容了，它就相当于200万吨反物质与200万吨普通物质完全湮灭所释放的能量……如果你还是理解不了我也就没辙了……
太阳
氦闪
这是像太阳质量的恒星在末期燃烧完核心的氢以后，温度不足以点燃氦元素核聚变，导致核心在引力作用下向内坍缩，并进入电子简并态，随着核心收缩，温度急剧上升，最终点燃氦元素，然而由于简并态物质并不会因温度上升而产生明显的热膨胀，导致温度持续上升并点燃更多的氦，最终太阳会在几秒内把大部分的氦聚变完……你想想太阳烧了100亿年产生的氦在几秒内几乎全烧完……
Ia型超新星爆炸
当太阳质量的恒星核聚变停止进入白矮星阶段，而旁边又有一颗质量相当的恒星，白矮星通过吸积恒星的气体而迅速增加自身质量，当自身质量增加到约1.44倍太阳质量，就会突破钱德拉塞卡极限并在核心热失控的碳氧核聚变中发生超新星爆发，这有多猛？嗯，上百亿光年还能看到……这就是科学家用于修正远方星系距离的标准烛光（宇宙加速膨胀就是靠它发现的），因为它的质量是恒定的（钱德拉塞卡极限约1.44倍太阳质量），而爆炸程度也一样——全部炸开。
所以理论上他们的绝对光度是一样的。
超新星爆炸
大质量恒星超新星爆发
根据目前理论，恒星的最大质量可以达到太阳质量的200多倍，由于质量巨大，为了抵御引力坍缩，这些恒星燃烧得很快，在核聚变进行到铁时，由于铁元素核聚变所需要的能量比其核聚变后所释放的能量还大，因此铁核聚变是一个吸收能量的过程，因此无法继续进行下去，恒星在引力并作用快速向内坍缩，并撞到核心的简并态铁核发生反弹产生从超新星爆发，这种质量的恒星超新星爆发后核心会坍缩成黑洞，而炸出去的物质则成了我们的生命之源……
黑洞喷流
这个的能量就很没谱了，要看黑洞的质量和吸积物质的速度，宇宙中最猛的黑洞喷流可能就是类星体的了，这种能量的可怕之处不是大，而是集中，会如一束激光一样集中往一个方向喷，今年四月份发布的第一张黑洞照片那个M87星系中心黑洞就拥有这样一个喷流，喷流的可见部分长达4000光年，依然很集中。
而它之所以可见是因为高速运动过程中碰撞到星际尘埃和气体了。
这能量有多猛给张哈勃实拍照片你感受一下。
黑洞喷流
双黑洞合并引力波
2016年初，LIGO激光干涉引力波天文台公布了人类首次探测到的引力波事件，一个36倍太阳质量的黑洞和一个29倍太阳质量的黑洞合并成一个62倍太阳质量的黑洞，在合并瞬间释放出3个太阳质量的引力波。等等，这样说你可能没什么感觉，我换一种说法：在合并瞬间，3个太阳质量转化成纯能量以引力波的形式释放出去了，也就是合并瞬间相当于在1.5倍太阳质量的反物质与1.5个太阳质量的普通物质瞬间湮灭了……
双黑洞引力波
前面说的超新星爆炸虽然炸掉了，但可不是炸飞的全部变成纯能量哦，不然哪有我们这些恒星渣渣，而引力波可是没有半点渣渣的纯能量……而这只是两个中小型的恒星级黑洞而已……
这对于星系中心黑洞来说就是渣渣……而星系合并时的双黑洞合并会怎样？想想都刺激。
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所以有人说双黑洞合并引力波是自宇宙大爆炸以后最强的超级能量了！！！
欣赏一下未来仙女星系和银河系的合并吧，大约70亿年后两个星系的中心黑洞就会合并在一起。
星系合并
不是说宇宙在膨胀吗？两大星系为什么会相对而行？
在大约1个世纪以前，天文学家埃德温·哈勃通过对宇宙星系中Ia型超新星爆发时的光谱分析，发现了宇宙正在膨胀！他是怎样发现的呢？
缘起——宇宙膨胀是怎样发现的？
哈勃通过威尔逊山天文台的2.54米口径反射望远镜观测到的20多个根据Ia型超新星爆发准确测定了距离的星系的光谱分析中发现，所有方向上的远方星系的光谱都发生了红移，且距离我们越远的星系，光谱红移越厉害！根据光的多普勒效应，这表明这些星系正以高速远离我们，且距离我们越远，远离我们的速度越快。
【小知识】Ia型超新星是一种小质量恒星演化到末期坍缩到电子简并态时形成的致密星体，一般质量再1.44倍太阳质量以下。
当它们吸食周边恒星物质，导致其质量增加到1.44倍太阳质量左右时，就会突破钱德拉塞卡极限，从而发生超新星爆炸，由于白矮星爆发时无论是星体质量、物质成分等都大致相当，理论上它们的绝对光度（指相同距离下看到的光度）也是大致相同的。
由此，我们就能根据它的光度来判断它的距离。
（NGC 2525星系中的超新星爆发，图源：哈勃）
哈勃在统计中发现了所有方向上星系都在远离地球，且距离越远，红移越大的规律后，科学家只能给出两种合理解释：1、地球是宇宙的中心，所有的星系都在向外加速远离地球；2、宇宙没用中心，宇宙空间正以一定的速率膨胀。
这两种解释都能得到相同的结果，哪一种更合理？答案是显而易见的，没有人会相信，地球会是宇宙的中心！所以，实际的情况是：宇宙正在膨胀！
（宇宙膨胀概念图，图源 ）
宇宙膨胀有多快？哈勃常数的测量
在知道宇宙正在膨胀后，接下来要做的当然就是测量宇宙的膨胀率。
最简单的就是用哈勃的观测数据直接算。
前面说到，哈勃根据Ia型超新星爆发时的光度测量了它们所在星系的距离，这样跟星系光谱的红移值一一对应，就可以获得星系红移随距离的变化率，从而得到宇宙膨胀率，即哈勃常数。
这种测量方法被称为宇宙距离阶梯红移法。
（宇宙距离阶梯红移，图源）
随着天文学的发展，更多的哈勃常数测量方法被提出，目前被广为接受的有三种测量方法，除了以上所说的宇宙距离阶梯红移法外，还有宇宙微波背景辐射测量法和引力波测量法，让科学家郁闷的是，这三种方法测量到的哈勃常数并不一致，在一个相差越10%的范围内。
这三个方法得到的哈勃常数测量值分别是：宇宙距离阶梯测得：73.45±1.66km/s/Mpc，宇宙微波背景辐射测得：67.3±1.4km/s/Mpc，双中子星合并引力波测得：70.0±12km/s/Mpc。
（单位里的km是千米，s是秒，Mpc是百万秒差距≈3.26百万光年）
（三种哈勃常数测量法，图源：LIGO）
宇宙正在膨胀，为何星系依然会相向而行甚至碰撞？
前面的三个哈勃常数测量值虽然不一致，但至少在一个大致的范围内，可以看出这个宇宙的膨胀率并不高。
取测量到的平均值约为70公里/秒/326万光年，即每326万光年距离上每秒膨胀70公里。
因此我们可以来回答这个问题：宇宙正在膨胀，为何星系依然会相向而行？因为：宇宙膨胀得太慢了。
由于万有引力的缘故，宇宙中的星系之间本来就有相互作用，它们由于自身巨大的质量会彼此产生引力相互作用从而吸引对方，在一个双星系系统下，它们一般会互相绕转，当轨道存在偏心率时，会时而靠近时而远离，一个最好的例子就是彗星公转，它就是时而靠近太阳，随即又重新远离太阳。
（星系引力相互作用，图源：哈勃）
当距离较近的星系在互相绕转过程中，轨道越过了远心点（即偏心轨道中远离旋转中心的点，反之亦然），就会向近心点靠近，这个过程中，两个星系就表现为互相靠近，即题目所说的相向而行。
实际上在宇宙中并非仅有两个星系，因此星系间的运动是相对复杂的，在某些情况下，甚至会发生星系碰撞的事件，哈勃太空望远镜就拍到过很多这样的星系碰撞照片，根据天文观测，我们所在的银河系与250万光年外的仙女星系在约38亿年后也会发生碰撞。
（星系碰撞，图源：哈勃）
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