当一颗质量足够大的黑洞走向生命的终结，或者两个大质量恒星残余合并，便会形成黑洞。黑洞拥有事件视界和吸积盘，周围的物质不断坠落。黑洞旋转时，事件视界内外的空间也发生旋转。绝大多数恒星的旋转速度较慢，相比之下，黑洞则以接近光速的速度旋转。听起来似乎违反常识，但根据物理学定律，这是黑洞的唯一选择。
活跃黑洞艺术概念图
亮度最高质量最大的恒星，寿命也最短。与低质量恒星相比，它们消耗燃料的速度更快。一旦燃料耗光，它们也就走到生命的尽头，沦为恒星尸体。这些尸体有很多种类：质量最小的恒星会变成白矮星，处于第二梯队的恒星变成中子星，质量最大的恒星变成黑洞。绝大多数恒星的旋转速度较慢，相比之下，黑洞则以接近光速的速度旋转。听起来似乎违反常识，但根据物理学定律，情况只能如此。
太阳内部发生核反应，将氢聚合成氦
大约70亿年后，太阳会耗光核心的氦，变成红巨星，终结自己的生命，剥离外层，核心收缩成一个恒星残余。剥离的外壳将形成行星状星云，这个星云将在数万年内持续发光，而后将物质返还给星际介质。这种方式释放出来的物质将参与未来的恒星形成过程。
与此同时，主要由碳和氧构成的核心将尽其最大可能收缩。最终，引力塌陷只能被太阳残余中留下的原子、离子和电子阻止。只要不跨越临界量阈值，这些粒子将足以支撑恒星残余对抗引力塌陷，形成白矮星。这颗白矮星保留了太阳大部分的质量，但个头仅相当于地球。
耗光燃料后，太阳会变成一颗红巨星，而后再变成一颗被行星状星云环绕的白矮星
天文学家对恒星和恒星演化有着深刻的认知，能够准确描述这个过程。对于一颗与太阳类似的恒星，近60%的质量随着外层的剥离而被喷射出来，余下的40%留在核心。对于质量为太阳七八倍的更大的恒星，其留在核心的质量更少，只有18%。
哈勃望远镜拍摄的天狼星A和天狼星B，一颗与太阳类似，一颗是白矮星
天狼星是夜幕中最明亮的恒星，拥有一个白矮星伴侣。天狼星A的亮度略高于太阳，质量也超过太阳。很久以前，天狼星B便耗光燃料。现在，天狼星A主导这个双星系统。它的质量是太阳的两倍，天狼星B的质量则与太阳接近。
类日恒星需要数天甚至一个月才能旋转一周。相比之下，白矮星一个小时便可旋转一周。听起来很怪异，但如果你见过花样滑冰选手的表演，也就不难理解。花样滑冰选手在做旋转动作时，可以将双臂抱紧以减小身体到旋转轴的有效距离从而增加旋转速度。无论是花样滑冰选手还是白矮星，都遵循角动量守恒定律。
花样滑冰选手在做旋转动作时，可以将双臂抱紧以减小身体到旋转轴的有效距离从而增加旋转速度
如果将一颗质量、体积和旋速与太阳类似的恒星压缩成地球大小，会发生什么？太阳完整旋转一周最长需要33天。假设太阳每33天旋转一周，只有内部40%的质量演变成白矮星，由于角动量守恒，这颗白矮星旋转一周只需要短短25分钟。
当低质量的类日恒星耗光燃料，它们会剥离外层，形成行星状星云，核心则收缩成白矮星
通过将所有质量拉近恒星残余的旋转轴，它的旋转速度一定会加快。如果将一个旋转物体的半径减半，它的旋速会增至原来的4倍。太阳的直径是地球109倍。感兴趣的话，不妨自己算一算。
说完了白矮星，该轮到中子星和黑洞了。通常情况下，中子星是一颗质量更大的恒星发生超新星爆炸的产物。核心的粒子被极限压缩，以类似巨型原子核的方式行动。这个原子核几乎完全由中子构成。中子星的质量通常是太阳的两倍，但直径只有20到40公里。它们的旋转速度远远超过任何已知恒星或者白矮星。
中子星是宇宙内最致密的天体之一，但它们的质量存在上限。一旦超出上限，它们将进一步塌陷，演化成黑洞
如果将太阳的直径压缩到40公里，它的旋转速度将远超白矮星——只需要10毫秒就能旋转一周。根据角动量守恒定律，中子星1秒钟可以旋转超过100周。一些中子星会放射出射电脉冲，也就是所谓的脉冲星。我们能够对脉冲星的脉冲周期进行测算。某些脉冲星需要1秒钟才能旋转一周，某些只需要1.3毫秒，每秒最高可旋转766周。
中子星虽然体积小、亮度低，但温度极高，需要很长时间才会冷却
毫秒脉冲星的移动速度极快。在它们的表面，旋速可达到相对论性速度，即超过光速的50%，不过，中子星并不是宇宙中最致密的天体，这个头衔归黑洞所有。黑洞拥有惊人的引力，甚至连以光速移动的物体也无法逃脱它们的魔爪。
如果将太阳压进一个半径只有3公里的区域，就会变成一个黑洞。角动量守恒意味着黑洞内部的大部分区域会出现剧烈的惯性系拖曳效应，以接近光速的速度拖拽空间。即使在黑洞施瓦茨席尔德半径外，也是这种情况。质量被压缩的越严重，拖拽空间结构的速度越快。
当一颗质量足够大的黑洞走向生命的终结，或者两个大质量恒星残余合并，便会形成黑洞。黑洞拥有所谓的事件视界和吸积盘，周围的物质不断坠落。当黑洞旋转时，事件视界内外的空间也发生旋转
我们无法测算空间的惯性系拖拽，但我们可以测算空间内物质的惯性系拖拽。具体到黑洞，这意味着观测黑洞周围的吸积盘和吸积流。让人感到矛盾的是，质量最小的黑洞，事件视界也最小，但其事件视界附近的空间曲率最大。
天文学家已经对超大质量黑洞的旋转进行探测，并与理论上的极限速度进行对比。即使在我们这距离NGC 1365星系中央的超大质量黑洞非常远的地方，也可以观测到物质正以光速84%的速度旋转。如果你坚持角动量守恒定律，黑洞除了以近光速旋转就没有其它选择。
旋转黑洞事件视界内部和外部的时空流动与非旋转黑洞类似，但二者仍存在一些根本性差异
我们很难凭直觉得出“黑洞以接近光速的速度旋转”这样的结论。毕竟，形成黑洞的恒星旋转速度极慢，即使按照24小时一圈的地球标准也慢。宇宙中的绝大多数恒星都有巨大的身躯，同时拥有巨大的角动量。
如果将恒星压进一个非常狭小的空间，这些物体便只有一条路可走，因为角动量必须守恒，它们能做的就是提高旋速，直至接近光速。到了这个点，引力波将介入，部分能量和角动量被辐射掉。若不是这个过程，黑洞可能不再“黑”，而是暴露出中央的裸露奇点。在这个宇宙，黑洞除了以超乎想象的速度旋转，没有其它任何选择。也许在将来的某一天，我们能够对黑洞进行直接观测。
翻译：牛树军
编辑：盛云卿
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