中子星和黑洞是宇宙中密度和引力最强大的两类颇具神秘感的天体。光是中子星就已经够不可思议了，偏偏还要添上黑洞。它是宇宙中的死亡陷阱和无底深渊，没有物质能摆脱它的强大引力，包括光线。在它附近，如今的所有物理定律都显得不适用了。
我们知道，当恒星走完其漫长的一生后，小质量和中等质量的恒星将成为一颗白矮星，大质量和超大质量的恒星则会导致一次超新星爆发。超新星爆发后恒星如何演变将取决于剩下星核的质量。印度天体物理学家昌德拉塞卡于20世纪30年代末发现，当留下的星核质量达到太阳的1.4倍时，其引力将大到足以把星核内的原子压缩到使电子和质子结合成中子的程度。此时这颗星核就成了一颗中子星，其密度相当于把一个半太阳的质量塞进直径约24千米的一个核内。中子星的直径只有20千米左右，大小比不过地球上一座大山。但它的质量却是太阳的3倍，一粒芝麻大小的中子星物质，需要万吨巨轮才拖得动。
中子星的表面温度约为摄氏110万度，辐射χ射线、γ射线和可见光。中子星有极强的磁场，它使中子星沿着磁极方向发射束状无线电波（射电波）。中子星自转非常快，能达到每秒几百转。中子星的磁极与两极通常不吻合，所以如果中子星的磁极恰好朝向地球，那么随着自转，中子星发出的射电波束就会像一座旋转的灯塔那样一次次扫过地球，形成射电脉冲。人们又称这样的天体为脉冲星。
超新星爆发后，如果星核的质量超过了太阳质量的2～3倍，那它将继续坍缩，最后成为一个体积无限小而密度无穷大的奇点，从人们的视线中消失。围绕着这个奇点的是一个“无法返回”的区域，这个区域的边界称为“视野”或“事件地平”，区域的半径叫做“史瓦西半径”。任何进入这个区域的物质，包括光线，都无法摆脱这个奇点的巨大引力而逃逸，它们就像掉进了一个无底深渊，永远不可能返回。
天文学家称这种由于恒星死亡形成的天体为恒星级黑洞。一般认为，宇宙中的大多数黑洞是由恒星坍缩形成的。此外，在许多恒星系的中心也有一个因引力坍缩而形成的超大质量黑洞，比如在类星体星系的中心。在宇宙诞生初期可能曾经形成过很多微型黑洞（太初黑洞），这些黑洞的体积很小，质量相当于一座大山。
虽然黑洞本身不可见，但可以用至少两种方法检测出它的存在。当一个黑洞吸引尘埃、气体或恒星时，它的强大引力会把这些物质撕碎成原子微粒，原子微粒会从黑洞的边缘沿螺旋线坠向中心，速度会越来越快，直至达到每秒900多千米。当物体被黑洞吞没时，会因为互相碰撞而使温度上升到摄氏几百万度，并发出χ射线和γ射线。在宇宙中，只有黑洞能使物体在密集的轨道上加速到如此高的速度；也只有黑洞才会以这种方式发射χ射线和γ射线。
任何物质或辐射到达黑洞边缘，越过它的视界就永远消失了。在黑洞的奇点附近，现有的任何物理定律都是不适用的。黑洞的奇点和我们现已认识的宇宙中的所有物质状态截然不同。到目前为止，还没有任何科学方法能用来测量黑洞。现在我们说找到了一个黑洞都是通过间接途径推算出来的。
知识链接：掉进黑洞还能出来吗
黑洞很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”，其实不是那样的。黑洞其实是一种天体。它的引力场非常非常的强，就连光也不能逃脱出来，它能把任何东西物质都吸附进去。
黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢？答案就是——弯曲的空间。我们都知道，光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论，空间会在引力场作用下弯曲。这时候，光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播，但走的已经不是直线，而是曲线。当恒星的体积很大时，它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出；而恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。
等恒星的半径小到一定的特定值时，就连它垂直表面发射的光都被捕获了。到这时，恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，一般都认为，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出了。在地球上，由于引力场作用很小，这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围，空间的这种变形非常大。而被黑洞挡着的恒星发出的光，虽然有一部分会落入黑洞中消失，可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。
一直以来，科学家们都知道，黑洞是靠狂吞周围星体的物质来不断膨胀。但它是如何吞噬、又如何消化这些物质的，一直是个谜。直到最近科学家才通过叫“钱卓拉X射线”望远镜在我们宇宙星系中发现了一个黑洞，便科学分析了黑洞周围气体所散发的X射线，从而揭开了宇宙的一大谜团——黑洞吞吐之谜：那就是“吞”下去的，最终必然会“吐”出来。
一个叫米勒的科学家研究发现，这个黑洞体系靠强大的磁场引力而不是重力来不断吸收周围星体的物质（气体与灰尘）进入自己的大肚子圆盘里。在它吞食的过程中，这些物质开始脱离原本的运行方向并向黑洞偏离，也就是说，黑洞可以由此源源不断地吸收物质和能量。被改变方向的气体使黑洞周围逐渐形成一个个越来越大、被称作“加速区”的圆环，就像土星环一样。在“加速区”里，大量炽热气体绕着黑洞旋转。因此形成的磁场帮助黑洞施展了“吸心大法”。
随着物质越吸越多，黑洞必须分流吞进肚子里的物质，以便为持续涌进的物质能量提供空间。打个比方说，就像一个巨大的水车，为了保持旋转，它必须在装入水的同时释放出等量的水。黑洞也是如此，它必须在吸收物质的同时释放出相应的能量。
科学家米勒发现，当黑洞里的圆盘被这些物质的摩擦力所压缩时，就会使圆盘加热，并释放X射线。不过，天文学家很久以来都知道仅仅靠摩擦力是不足以让气体脱离黑洞的。在气体能螺旋进入黑洞前，气体必须释放其轨道角动能，才能“逃离”黑洞，否则只会留在围绕黑洞的轨道上运动。
事实上，除了摩擦力外，磁场风也能帮助黑洞释放物质能量。米勒科学小组发现，旋转的磁场风在“加速区”中可达到每秒500千米的高速度，部分物质能量因此被它“驱赶”回宇宙空间。最终，研究小组认为，分子摩擦和磁场风使吸入黑洞的物质能量和被释放的物质能量得以平衡。
我们知道黑洞因为不能反射光，所以肉眼看不见。在我们的脑海中，黑洞可能是遥远而又漆黑的。但英国著名物理学家霍金认为，通过科学家的观测，黑洞周围存在辐射，而且很可能来自于黑洞，也就是说，黑洞可能并没有想象中那样黑。
同时，霍金指出黑洞的放射性物质来源是一种实粒子，这些粒子在太空中成对产生，不遵从通常的物理定律。而且这些粒子发生碰撞后，有的就会消失在茫茫太空中。甚至直到这些粒子消失，我们都未曾有机会看到它们。
霍金还指出，在黑洞产生的同时，实粒子就会相应成对出现。其中一个实粒子会被吸进黑洞中，另一个则会逃逸，一束逃逸的实粒子看起来就像光子一样。对观察者而言，看到逃逸的实粒子就感觉是看到来自黑洞中的射线一样。
根据爱因斯坦的能量与质量守恒定律。当物体失去能量时，同时也会失去质量。黑洞同样遵从能量与质量守恒定律，当黑洞失去能量时，黑洞也就不存在了。霍金预言，黑洞消失的一瞬间会产生剧烈的爆炸，释放出的能量相当于数百万颗氢弹的能量。
但你不要满怀期望地抬起头，以为会看到一场烟花表演。事实上，黑洞爆炸后，释放的能量非常大，因此产生的放射物很有可能对身体是有害的。而且，能量释放的时间也非常长，有的会超过100亿～200亿年，比我们宇宙的历史还长；而彻底散尽能量则需要数万亿年的时间。
