فرضیه سیاهچاله حتی در میان شگفت انگیزترین پیشرفتهای اخیر اختر فیزیک نظری موقعیت برجسته‌ای دارد. قرن بیستم زمانی بود که کشفیات خارق العاده در فیزیک و اختر شناسی همواره به کشفیات دیگری که خارق العاده‌تر بودند، منجر گردیده است. در عین حال آنها دوره دیگری را در گسترش علوم طبیعی مشخص می‌سازند. تعداد کمی از این کشفیات از نظر جذابیت با فرضیه سیاهچاله‌ها قابل قیاس هستند. چنین عجیب به نظر می‌آید که در فضا سوراخ و در سوراخ سیاهچاله‌ها وجود داشته باشند!
 |
طبق نظریه نسبیت عام ، نیروهای گرانشی از خواص فضا هستند. مسئله قابل توجه فقط این نیست که جسمی در فضا وجود دارد بلکه این جسم مشخص کننده هندسه فضای اطرافش می‌باشد. انیشتین در این مورد می‌گوید: همیشه عقیده بر این بوده اگر تمام ماده جهان معلوم شود، زمان و فضا باقی می‌مانند، در حالی که نظریه نسبیت تأکید می‌کند که زمان و فضا نیز همراه با ماده نابود می‌گردند. بنابراین ، جرم با فضا ارتباط دارد، هر جسمی باعث می‌شود که فضای اطرافش انحنا پیدا کند. ما به سختی متوجه چنین انحنایی در زندگی خود می‌شویم، زیرا با جرمهای نسبتا کوچکی سر و کار داریم. ولی در میدانهای گرانشی بسیار قوی ، مقدار انحنا ممکن است قابل توجه باشد.
تعدادی از رویدادهایی که اخیرا در فضا مشاهده شده‌اند، نشان می‌دهند که احتمال تمرکز مقادیر جرم در بخشهای کوچکی از فضا وجود دارد. اگر ماده‌ای با جرم معین به اندازه‌ای متراکم شود که به حجم کوچکی تبدیل گردد و آن حجم برای چنین ماده‌ای بحرانی باشد، ماده تحت تأثیر گرانش خود شروع به انقباض می‌نماید. با انقباض بیشتر ماده ، فاجعه گرانشی گسترش می‌یابد و آنچه که فرو ریختن گرانشی نامیده می‌شود، آغاز می‌گردد. تمرکز ماده در این فرآیند افزایش می‌یابد و طبق نظریه نسبیت ، انحنای فضا نیز به تدریج بیشتر می‌گردد.
سرانجام لحظه‌ای فرا می‌رسد که هیچ پرتوئی از نور ، ذره و نشانه فیزیکی دیگر نمی‌تواند از این قسمت که دچار فرو ریختن جرم شده خارج گردد. این جسم به عنوان سیاهچاله شناخته شده است. شعاع جسم در حال فرو ریختن که به یک سیاهچاله تبدیل می‌گردد، شعاع گرانشی نامیده می‌شود. این شعاع برای جرم خورشید سه کیلومتر و برای جرم زمین 0.9 سانتیمتر است. اگر خورشید در اثر انقباض به کره‌ای با شعاع سه کیلومتر تبدیل شود، بصورت یک سیاهچاله در می‌آید. گرانش در سطح جسمی که شعاعش با شعاع گرانشی جرم آن برابر می باشد، فوق‌العاده شدید است.
 |
برای غلبه بر نیروی گرانشی لازم است سرعت فرار افزایش یابد، که مقدار آن بیشتر از سرعت نور می‌باشد. طبق نظریه خاص نسبیت که اکنون قابل قبول است، در جهان هیچ چیز نمی‌تواند با سرعت بیشتر از سرعت نور حرکت کند. به همین دلیل سیاهچاله‌ها اجازه نمی‌دهند هر چیزی از آنها خارج گردد. از سوی دیگر ، سیاهچاله می‌تواند ماده را از فضای اطراف به درون خود ببلعد و بزرگتر شود. برای توضیح تمام پدیده‌هایی که مربوط به سیاهچاله میشوند، فرضیه عام نسبیت لازم می‌باشد. بر اساس این نظریه ، گذشت زمان در میدان گرانشی قوی آهسته می‌باشد.
برای ناظری که در خارج سیاهچاله قرار دارد، افتادن یک جسم به درون سیاهچاله مدت طولانی متوقف می‌گردد. در چنین حالتی ناظر فرضی در ارتبط با عمل انقباض واقعا تصویر کاملا متفاوتی را مشاهده خواهد نمود. ناظر در حالی که در ظرف مدت محدودی به شعاع گرانشی می‌رسد، سقوطش ادامه می‌یابد، تا آنکه به مرکز سیاهچاله برسد. ماده در حال فرو ریختن ، پس از گذشتن از شعاع گرانش به انقباض ادامه می‌دهد.
طبق اختر فیزیک نظری جدید ممکن است سیاهچاله‌ها مرحله پایانی زندگی ستارگان جسیم باشند. مادامی که یک منبع انرژی در ناحیه مرکزی ستاره فعالیت می‌نماید، درجات حرارت بالا باعث انبساط گاز و جدا شدن لایه‌های بالایی آن می‌شود. در عین حال ، نیروی گرانشی عظیم ستاره این لایه‌ها را بسوی مرکز می‌کشاند. پس از آنکه سوخت تأمین کننده واکنشهای هسته‌ای به مصرف رسید، درجه حرارت در ناحیه مرکزی ستاره به تدریج پایین می‌آید. در این مرحله تعادل ستاره به هم می‌خورد و ستاره تحت تأثیر نیروی گرانشی خود منقبض می‌گردد، تکامل و تغییر بیشتر آن به جرمش بستگی دارد. طبق محاسبات اگر جرم ستاره سه تا پنج برابر جرم خورشید باشد، مرحله پایانی انقباض آن ممکن است باعث فرو ریختن گرانشی و تشکیل سیاهچاله گردد.
 |
اخیرا چنین موضوعی مطرح شده که هسته کهکشانها و اخترنماها احتمالا سیاهچاله‌های فوق‌العاده جسیمی را در بر دارند که دلیل فعالیت این اجسام فضایی محسوب میشوند. گفته می‌شود که این سیاهچاله‌ها می‌توانند ماده اطرافشان را به درون خود ببلعند که انرژی جنبشی آنها در میدان گرانشی می‌تواند به اشکال دیگر انرژی تبدیل شود.
در کهکشان 87 M (چشمه رادیویی سنبله A) (Virgo A) کشف جالبی صورت گرفته است. عکسهایی که از این کهکشان تهیه شده ، بوضوح فورانی را نشان می‌دهد که از مرکز کهکشان سرچشمه می‌گیرد. اختر شناسان تعیین نموده‌اند که اگر پخش ماده در فاصله‌ای از هسته کهکشان 87 M با توزیع کلی ستارگان در کهکشان مطابقت کند، در این صورت توده تاریک غول پیکری که شش میلیارد برابر خورشید می‌باشد، در حجم کوچکی نزدیک به مرکز این کهکشان تمرکز می‌یابد. احتمال دارد این توده سیاهچاله عظیمی باشد که موجب فعالیت هسته کهکشان می‌گردد، یا آنکه ساختمان متراکمی باشد که هنوز برای علم شناخته شده نیست.
