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超级计算机对星系的模拟表明，爱因斯坦的广义相对论可能不是解释引力如何运作或星系如何形成的唯一方法。
英国杜伦大学的物理学家用重力 - f（R） - 重力的替代模型模拟宇宙，即所谓的变色龙理论。
由模拟产生的图像显示，即使有不同的引力定律，像我们的银河系这样的星系仍然可以在宇宙中形成。
研究结果表明变色龙理论的可行性 - 因为它根据环境改变行为 - 作为解释宇宙中结构形成的广义相对论的替代。
该研究结果发表在Nature Astronomy（“f（R）Modified gravity”中的星系形成的逼真模拟）中。
广义相对论是由阿尔伯特爱因斯坦在20世纪初开发的，用于解释太空中大型物体的引力效应，例如解释太阳系中水星的轨道。
它是现代宇宙学的基础，但也在日常生活中发挥作用，例如计算智能手机中的GPS位置。
科学家们从理论计算中已经知道，变色龙理论可以再现太阳系中广义相对论的成功。
达勒姆团队现在已经证明，这个理论允许像银河系这样的现实星系形成，并且可以在非常大的宇宙学尺度上与广义相对论区分开来。
研究共同主要作者，杜伦大学计算宇宙学研究所的Christian Arnold博士说：“变色龙理论允许修改引力定律，以便我们可以测试重力变化对星系形成的影响。
“通过我们的模拟，我们第一次证明，即使你改变了引力，它也不会阻止形成旋臂的盘状星系。
“我们的研究绝对不是说广义相对论是错误的，但它确实表明它不一定是解释引力在宇宙演化中的作用的唯一方法。”
研究人员研究了变色龙理论中的引力与位于星系中心的超大质量黑洞之间的相互作用。
黑洞在星系形成过程中起着关键作用，因为它们在吞咽周围物质时会喷出的热量和物质会烧掉形成恒星所需的气体，从而有效阻止恒星的形成。
黑洞喷出的热量通过改变重力而改变，影响星系的形成。
然而，新的模拟显示，即使考虑到应用变色龙理论引起的引力变化，星系仍然能够形成。
广义相对论也对理解宇宙的加速膨胀有影响。
科学家认为这种扩张是由暗能量驱动的，而达勒姆研究人员表示，他们的研究结果可能只是向解释这种物质特性的一小步。
达勒姆大学计算宇宙学研究所的研究共同主要作者李宝久教授说：“在广义相对论中，科学家们通过引入一种叫做暗能量的神秘物质来解释宇宙的加速扩张 - 最简单的形式可能是宇宙常数，其密度在空间和时间上是恒定的。
“然而，考虑到对于暗能量知之甚少，宇宙常数的替代方案通过改变万有引力定义加速膨胀，如f（R）引力，也被广泛认为。”
达勒姆的研究人员预计他们的研究结果可以通过使用位于澳大利亚和南非的Square Kilometer Array（SKA）望远镜进行观测，该望远镜将于2020年开始观测。
SKA将成为世界上最大的射电望远镜，旨在挑战爱因斯坦的广义相对论，研究宇宙大爆炸后形成的第一批恒星和星系，并帮助科学家了解自然界或暗能量。
由一个只允许外部物质和辐射进入而不允许物质和辐射从中逃离的边界即视界(event
horizon)所规定的时空区域。
黑洞，天文学名词。所谓“黑洞”，是引力场很强的一种天体，就连光也不能逃脱出来。等恒星的半径小到一特定值（天文学上叫“史瓦西半径”）时，就连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，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出。由于黑洞中的光无法逃逸，所以我们无法直接观测到黑洞。然而，可以通过测量它对周围天体的作用和影响来间接观测或推测到它的存在。黑洞引申义为无法摆脱的境遇。阳性星系、天体散发着光和热的能量信息，吸收阴和凉的能量信息。阴性星系、天体，它的核心散发着阴和凉的能量信息，吸收光和热的能量信息。这类星系的核心和这类天体，从视觉上说我们地球人是看不见的。这就是人们常说的黑洞。
■物理学观点的解释
视觉效应。宇宙是由一些大大小小的远离平衡的系统组成的。几个或更多的发光发热的天体，围绕着一个吸光、吸热的，并散布着阴冷、阴暗信息的天体旋转，组成远离平衡的系统，这样的系统在宇宙中是普遍存在的。周围是散发光和热的天体，中心是一个吸光吸热并散布着阴冷、阴暗的信息的天体，这种现象很容易让人从视觉得那光量的中心是一个深黑不见底的洞——黑洞。
黑洞的吞噬。许多学者认为“黑洞”吞食恒星，而且吞噬量很大，因此骇人听闻，谈黑色变。根据象性理论，也大可不必担忧。就银河系核心的体积来讲，比一颗恒星的体积大了何止千百万倍。假如银河附近，有一颗发光发热的恒星A，原来我们是经常能看到的，以后，我们的眼睛或望远镜就无法观察到了，有些人就认为是被黑洞吞食了；其实是这颗恒星A由于运动转向了银河系核心的背面了，银河以巨型的身体挡住了我们的视线而已。再过一定的时间，这些被误认为吞食了的恒星A，很有可能出现在地球人的视线里，地球上的人又能在某个角度上看得见了。
黑洞是密度超大的天体,吸纳一切,光也逃不了.(现在有科学家分析,宇宙中不存在黑洞,这需要进一步的证明,但是我们在学术上可以存在不同的意见)
补注：在空间体积为无限小（可认为是0）而注入质量接近无限大的状况下，场无限强化的情况下黑洞真的还有实体存在吗？或物质的最终结局不是化为能量而是成为无限的场？
按组成来划分，黑洞可以分为两大类。一是暗能量黑洞，二是物理黑洞。
暗能量黑洞
暗能量黑洞主要由高速旋转的巨大的暗能量组成，它内部没有巨大的质量。巨大的暗能量以接近光速的速度旋转，其内部产生巨大的负压足以吞噬物体，从而形成黑洞，详情请看“宇宙黑洞论”。暗能量黑洞是星系形成的基础，也是星团、星系团形成的基础。
物理黑洞
物理黑洞由一颗或多颗天体坍缩形成，具有巨大的质量。当一个物理黑洞的质量等于或大于一个星系的质量时，我们称之为奇点黑洞。暗能量黑洞的体积很大，可以有太阳系那般大。它的比起暗能量黑洞来说体积非常小，它甚至可以缩小到一个奇点。
划分二
1972年，美国普林斯顿大学青年研究生贝肯斯坦提出黑洞"无毛定理"：星体坍缩成黑洞后，只剩下质量，角动量，电荷三个基本守恒量继续起作用。其他一切因素("毛发")都在进入黑洞后消失了。这一定理后来由霍金等四人严格证明。
由此,根据黑洞本身的物理特性，可以将黑洞分为以下四类。
(1)不旋转不带电荷的黑洞。它的时空结构于1916年由施瓦西求出称施瓦西黑洞。
(2)不旋转带电黑洞，称R-N黑洞。时空结构于1916-1918年由Reissner（赖斯纳）和Nordstrom（纳自敦）求出。
(3)旋转不带电黑洞，称克尔黑洞。时空结构由克尔于1963年求出。
(4)一般黑洞，称克尔-纽曼黑洞。时空结构于1965年由纽曼求出。
(5)与其他恒星一块形成双星的黑洞。
编辑本段产生
黑洞的产生过程类似于中子星的产生过程；恒星的核心在自身重量的作用下迅速地收缩，发生强力爆炸。当核心中所有的物质都变成中子时收缩过程立即停止，被压缩成一个密实的星球。但在黑洞情况下，由于恒星核心的质量大到使收缩过程无休止地进行下去，中子本身在挤压引力自身的吸引下被碾为粉末，剩下来的是一个密度高到难以想象的物质。由于高密度而产生的力量，使得任何靠近它的物体都会被它吸进去，黑洞就变得像真空吸尘器一样．
亦可以简单理解：通常恒星的最初只含氢元素，恒星内部的氢原子时刻相互碰撞，发生裂变、聚变。由于恒星质量很大，裂变与聚变产生的能量与恒星万有引力抗衡，以维持恒星结构的稳定。由于裂变与聚变，氢原子内部结构最终发生改变，破裂并组成新的元素——氦元素。接着，氦原子也参与裂变与聚变，改变结构，生成锂元素。如此类推，按照元素周期表的顺序，会依次有铍元素、硼元素、碳元素、氮元素等生成。直至铁元素生成，该恒星便会坍塌。这是由于铁元素相当稳定不能参与裂变或聚变，而铁元素存在于恒星内部，导致恒星内部不具有足够的能量与质量巨大的恒星的万有引力抗衡，从而引发恒星坍塌，最终形成黑洞。
跟白矮星和中子星一样，黑洞可能也是由质量大于太阳质量20倍的恒星演化而来的。
当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。
根据科学家的猜想，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积很小、密度趋向很大。而当它的半径一旦收缩到一定程度(一定小于史瓦西半径），正象我们上面介绍的那样，巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。
根据科学家计算,一个物体要有每秒种7.9公里的速度,就可以不被地球的引力拉回到地面,而在空中饶着地球转圈子了.这个速度,叫第一宇宙速度.如果要想完全摆脱地球引力的束缚,到别的行星上去,至少要有11.2km/s的速度,这个速度,叫第二宇宙速度.也可以叫逃脱速度.这个结果是按照地球的质量和半径的大小算出来的.就是说,一个物体要从地面上逃脱出去,起码要有这么大的速度。可是对于别的天体来说,从它们的表面上逃脱出去所需要的速度就不一定也是这么大了。一个天体的质量越是大,半径越是小,要摆脱它的引力就越困难,从它上面逃脱所需要的速度也就越大.
按照这个道理,我们就可以这样来想:可能有这么一种天体,它的质量很大，而半径又很小,使得从它上面逃脱的速度达到了光的速度那么大。也就是说,这个天体的引力强极了,连每秒钟三十万公里的光都被它的引力拉住，跑不出来了。既然这个天体的光跑不出来,我们然谈就看不见它,所以它就是黑的了。光是宇宙中跑得最快的，任何物质运动的速度都不可能超过光速.既然光不能从这种天体上跑出来,当然任何别的物质也就休想跑出来.一切东西只要被吸了进去，就不能再出来，就象掉进了无底洞,这样一种天体，人们就把它叫做黑洞.
我们知道，太阳现在的半径是七十万公里。假如它变成一个黑洞,半径就的大大缩小.缩到多少?只能有三公里.地球就更可怜了,它现在半径是六千多公里.假如变成黑洞，半径就的缩小到只有几毫米.那里会有这么大的压缩机，能把太阳
地球缩小的这么!这简直像《天方夜谭》里的神话故事,黑洞这东西实在太离奇古怪了。但是，上面说的这些可不是凭空想象出来的,而是根据严格的科学理论的出来的.原来,黑洞也是由晚年的恒星变成的,象质量比较小的恒星,到了晚年，会变成白矮星；质量比较大的会形成中子星.现在我们再加一句,质量更大的恒星,到了晚年，最后就会变成黑洞.所以，总结起来说,白矮星
中子星和黑洞,就是晚年恒星的三种变化结果。现在,白矮星已经找到了，中子星也找到了，黑洞找到没有?也应该找到的.但要找到它们实在是很困难。特别是那些单个的黑洞，我们现在简直毫无办法。有一种情况下的黑洞比较有希望找到，那就是双星里的黑洞.
双星就是两颗互相饶着转的恒星.虽然我们看不见黑洞，但却能从那颗看的见的恒星的运动路线分析出来.这是什么道理呢?因为,双星中的每一个星都是沿着椭圆形路线运动的,而单颗的恒星不是这样运动。如果我们看到天空中有颗恒星在沿椭圆形路线运动,却看不到它的'同伴',那就值得仔细研究了。我们可以把那颗星走的椭圆的大小，走完一圈用的时间，都测量出来.有了这些，就可以算出来那个看不见的'同伴'的质量有多大。如果算出来质量很大，超过中子星能有的质量，那就可以进一步证明它是个黑洞了。
在天鹅星座，有一对双星，名叫天鹅座X-1.这对双星中，一颗是看的见的亮星,另一颗却看不见.根据那可亮星的运动路线.可以算出来它的'同伴'的质量很大,至少有太阳质量的五倍.这么大的质量是任何中子星都不可能有的.当然，除这些以外还有别的证据。所以,基本上可以肯定，天鹅座X-1中那个看不见的天体就是一个黑洞.这是人类找到的第一个黑洞。另外,还发现有几对双星的特征也跟天鹅座X-1很相似，它们里面也有可能有黑洞。科学家正对它们作进一步的研究. “黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”，其实不然。所谓“黑洞”，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。黑洞是体积较小、质量极大的天体。它可以造成时空的无限下陷，另外它自己本身有极大的引力，再加上时空下陷的影响可以把经过或靠近的任何物体吸入这个无底深渊里；有时黑洞也是一个捷径通道，之所以说黑洞是捷径通道，是因为有些黑洞一旦进入就会到另一个地方去
那个地方与来时的地方会有几万光年的距离。
编辑本段演变黑洞的吸积
黑洞通常是因为它们聚拢周围的气体产生辐射而被发现的，这一过程被称为吸积。高温气体辐射热能的效率会严重影响吸积流的几何与动力学特性。目前观测到了辐射效率较高的薄盘以及辐射效率较低的厚盘。当吸积气体接近中央黑洞时，它们产生的辐射对黑洞的自转以及视界的存在极为敏感。对吸积黑洞光度和光谱的分析为旋转黑洞和视界的存在提供了强有力的证据。数值模拟也显示吸积黑洞经常出现相对论喷流也部分是由黑洞的自转所驱动的。
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