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皮耶托-尤布帝尼说，由于黑洞具有极其强大的引力，能够把将所有的光线全部吞噬进去，因此科学家只能使用间接手段观测黑洞并断定其存在。天文学家根据黑洞的如下性质进行观测与统计，即黑洞并不能全部把星团吞噬进去，在此同时也会释放出X射线和伽马射线，这些射线强度会发生很大的变化。钱德拉X射线天文望远镜在银河系中心人马座A星座的巨大黑洞附近寻找X射线并观察射线强度的变化，根据这些资料，天文学家在银河系中心的人马座A星座方圆3光年的范围内，发现了4个具有上述性质的X射线源，由此推论出这里有成千上万个小黑洞和中子星存在。
欧洲天文学家们认为，宇宙中目前共有数千万个极为活跃的黑洞，所有这些黑洞都会发出伽马射线和X射线。通过大型计算机对这些射线的方位与强度进行模拟运算，天文学家们可以比较准确的确定黑洞的方位、质量与数量，甚至还可以精确判断出它们距离地球的距离。
黑洞产生的整个过程可以用天文学领域的广义相对论来进行解释。强大的引力场可以使得时空发生弯曲，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，向某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。当恒星的半径小到一个特定值(天文学上称为“史瓦西半径”)时，就连垂直表面发射的光经都会被捕获了。在这时，恒星就变成了黑洞。说它“黑”，主要是指它就像是宇宙中的一个无底洞，任何物质一旦掉进去，似乎就再也不可能逃逸出来。
美国科学家提出的最新黑洞理论认为，黑洞是由大质量的恒星坍缩形成的。此时原来构成恒星的物质集中于一“点”， 其密度趋向于无限大，甚至可以使光线弯曲。此前，天文学家已经发现两种类型黑洞存在的证据。一种是恒星级的黑洞，它的质量大概有数十个太阳左右。另一种是位于多数星系中央的“超级黑洞”，其质量可能相当于数十亿个太阳。但质量介于两者之间的黑洞是否存在，科学家们一直有争议。美国密歇根大学研究人员在《天体物理杂志通信》上发表论文说，位于双鱼座“梅西尔74”(M74)星系的一个黑洞，其质量可能相当于1万个太阳，远远大于恒星级的黑洞，但比“超级黑洞”小得多，符合中等质量黑洞的标准。
德国马克斯-普朗克天体物理学研究所和美国卡内基-梅隆大学的科学家们用超级计算机模拟了早期宇宙中两个星系相撞的情形。这是人们第一次在模拟中发现星系中央黑洞合并的破坏性效果。在大约1亿年的时间里，黑洞质量不断增长，将更多气体燃料吸引到自己身边，气体在向黑洞靠近时变得更热、更明亮。这样，融合后的星系核就成了一个类星体。科学家们解释说，根据模拟结果，大黑洞在经历称为“类星体”的成长阶段时，周围炽热的气体物质会爆发，并将绝大部分气体尘云从黑洞附近乃至整个星系里刮走，但达到一个临界点后，黑洞的质量将不会再继续增长。
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