【科技在線】 當(dāng)黑洞質(zhì)量和半徑收縮,霍金輻射將逐漸增強(qiáng),一旦衰減輻射超過生長速度,黑洞的溫度和能量將快速衰減 北京時間8月24日消息,據(jù)國外媒體宣傳,黑洞生長速度比蒸發(fā)速度更快嗎?黑洞是已知宇宙中大質(zhì)量的單個天體,其質(zhì)量是太陽質(zhì)量的數(shù)百萬倍,甚至數(shù)十億倍,它們形成于超質(zhì)量恒星及其殘骸物質(zhì)崩潰過程。任何跨越黑洞事情視界的物質(zhì)將注定到達(dá)中央奇點(diǎn),逐漸增大黑洞質(zhì)量。但由于結(jié)合廣義相對論,該理論告訴我們太空會被質(zhì)量彎曲,并且,量子場理論告訴我們真空的自然運(yùn)行屬性,我們知道黑洞不會永遠(yuǎn)地保持穩(wěn)定,而是逐漸衰變。 為什么黑洞生長速度不會超過其輻射蒸發(fā)速度?如果粒子對在太空任何區(qū)域噴發(fā),其中包括黑洞內(nèi)部的事情視界,并且,并不是全部粒子不久會湮滅消失,為什么黑洞不會因?yàn)槲翠螠缧掖媪W佣徛蛎浤?這里存在一個體們理解誤區(qū),的確,真空是一個非常興趣的區(qū)域,在多個方面,它一些兒也不空。當(dāng)然你可以想象全部物質(zhì)、全部輻射、全部能量,甚至全部完全脫離太空區(qū)域的彎曲事情,直至它們都完全脫離空間,接近于宇宙的 一無全部 狀態(tài)。然而,即使是這樣,真空的零點(diǎn)能量也不是完全是零狀態(tài),即使你移除任何事物,我們?nèi)哉J(rèn)為粒子-反粒子對可以 時進(jìn)時出 。 黑洞并非太空中隔離天體,而是存在于宇宙、星系和恒星系統(tǒng)的物質(zhì)和能量之間,它們會加速生長,當(dāng)黑洞質(zhì)量達(dá)到一個極限值,之后依據(jù) 霍金輻射 理論,會快速毀滅物質(zhì)和能量,終黑洞消失。 40年多前,英國物理學(xué)家史蒂芬-霍金提出了所謂的 霍金輻射 理論,即黑洞因?yàn)檩椛涠饾u萎縮變小直至消失。目前,在可視化研究中,將一個黑洞 放置 在空間中,研究人員會發(fā)現(xiàn)粒子-反粒子對可能出現(xiàn)的3種存在方法:一是粒子-反粒子對出現(xiàn)在黑洞外部,并在黑洞外部進(jìn)行再湮滅;二是粒子-反粒子對在黑洞事情視界中存在,然后再湮滅;三是粒子-反粒子對都出現(xiàn)在黑洞外部,但是一種落入黑洞,而一種逃逸黑洞。 這種推測的確過于簡單化,但這是簡單清晰的可視化推測之一,能夠正確地定性量化拆析,即使該理論未地描述霍金輻射理論起源,或者它的能量頻譜是什么。在現(xiàn)實(shí)中,你所得到的是黑體輻射的頻譜 首要是極低能量的光子,這與黑洞事情視界的大小有關(guān),較小黑洞輻射速度更快。 你必需意識到這些 配對粒子 從物理上并不存在,它們僅是一種計算工具而已。成對粒子進(jìn)入黑洞內(nèi)部,不會增加黑洞自身質(zhì)量,因?yàn)槠淇偰芰渴冀K不變。畢竟粒子-反粒子對的能量來自于周圍空間,但如果你擁有源自太空外部的能量,同時這種能量是從黑洞釋放的真實(shí)輻射,那么該能量一定源自黑洞,使黑洞逐漸減少質(zhì)量。這就是霍金輻射理論的真實(shí)文案,并能證實(shí)為什么黑洞終會衰退。 我們可以量化衰退速度和輻射溫度,從而發(fā)現(xiàn)黑洞以非常慢的速度損失質(zhì)量,對于一個擁有太陽質(zhì)量的黑洞,它當(dāng)前的霍金輻射溫度為62納米開氏度,那么這個黑洞將需要10^67年蒸發(fā)消失;在銀河系中心輻射溫度為15飛姆托開氏度(成千上萬億分之一開氏度),那么銀河系中心黑洞需要10^87年蒸發(fā)消失;研究人員推測宇宙大的黑洞需要10^100年蒸發(fā)消失!然而在這一過程中,黑洞也會吸入多個物質(zhì)。 其它恒星物質(zhì),宇宙灰塵、星際物質(zhì)、氣體云,甚至宇宙大爆炸殘留的輻射物質(zhì)和中微子,都會增加黑洞質(zhì)量。介入暗物質(zhì)將與黑洞發(fā)生碰撞,增加其質(zhì)量。黑洞等量輻射遠(yuǎn)低于黑洞吸收物質(zhì)很多數(shù)量級,但是黑洞吸收物質(zhì)存在一個限制等級。 黑洞事情視界是一個球體或者球狀區(qū)域,這里任何物質(zhì),甚至光線都無法逃逸。但在黑洞事情視界外部,科學(xué)家預(yù)測黑洞會噴射輻射物質(zhì) 隨著時間的推移,宇宙坍塌物質(zhì)將進(jìn)入星際介質(zhì),引力分解將驅(qū)使物質(zhì)分離。這可能需要大約10^20年,相當(dāng)于當(dāng)代宇宙的100億年時間,該物質(zhì)吸收速度遠(yuǎn)低于霍金輻射速度,但它終是會發(fā)生的。一旦它發(fā)生,黑洞就會開始衰退,我們知道宇宙中各個黑洞仍在不斷地生長,但是這一增長將達(dá)到一個大值,之后霍金輻射理論將獲得 后勝利 。 當(dāng)黑洞質(zhì)量增至一個極限值,將開始緩慢地輻射,隨著時間推移,霍金輻射逐漸增強(qiáng),特別是黑洞的質(zhì)量開始明顯收縮的時候,一旦形成一個奇點(diǎn),黑洞質(zhì)量將快速損耗,直到質(zhì)量趨于零。然而,當(dāng)黑洞生命的后一刻,將釋放大量特殊能量,當(dāng)黑洞質(zhì)量降至228噸時,這就是一個準(zhǔn)確的生命彌留信號。

總體來說,黑洞在幾十億年間不斷生長、重新生長,然后它們的衰減速度大于生長速度,宇宙大質(zhì)量的黑洞也終于蒸發(fā)消失。 霍金輻射是宇宙各黑洞不可缺少的命運(yùn)預(yù)言。

標(biāo)題:“黑洞生長速度比蒸發(fā)更快?增長至極限值后輻射將衰減?”

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