能够“吞噬”一切物质的黑洞,最终是怎样的命运呢

游戏之家 游戏资讯 2024-12-06
所有的黑洞,不管质量大小,最后都是一个结局:经过霍金辐射,慢慢的蒸发消失掉。黑洞有两种:一、原初黑洞又称太初黑洞,是猜测的一种黑洞。在宇宙初期,大爆炸暴涨时形成一些原初黑洞,这些黑洞质量小,温度高。一个质量为100吨的原初黑洞,温度可以高达10^18K,但是这样的

所有的黑洞,不管质量大小,最后都是一个结局:经过霍金辐射,慢慢的蒸发消失掉。

黑洞有两种:一、原初黑洞

又称太初黑洞,是猜测的一种黑洞。在宇宙初期,大爆炸暴涨时形成一些原初黑洞,这些黑洞质量小,温度高。

一个质量为100吨的原初黑洞,温度可以高达10^18K,但是这样的黑洞寿命只有0.3秒钟,几乎是瞬间消失。

而质量为10亿吨的原初黑洞,这种黑洞的温度有10^11K,大小只有质子那么大,但是寿命却有百亿年。在蒸发的最后阶段,会释放出相当于100万颗百万吨级氢弹的能量,并且伴有强烈的伽马射线。目前人类并没有观测到原初黑洞的爆炸。

二、恒星坍缩

宇宙中常见的极端天体,在18世纪已经有了黑洞的概念。拉普拉斯说:一个具有与地球同样密度,而直径为太阳250倍的明亮天体,它发射的光将被自身引力吸引不能被我们看到。并且给出了黑洞的史瓦西半径公式:r=2GM/c^2。

史瓦西在爱因斯坦发表了广义相对论之后,很快得出了史瓦西解。即黑洞时空中间是一个奇点,密度无限大。但人们无法理解密度无限大是什么样的。

人们开始计算物质的密度的极限,最早认为密度最大时是电子简并态。

后来钱德拉塞卡提出,如果外部压力再大,电子简并态就再也保持不住,电子会被压进原子核里,和质子生成中子。并且计算出了这个极限为1.4倍太阳质量左右。

再后来奥本海默通过计算,中子星也会存在质量上限,为2.2倍太阳质量的静态中子星,或者2.9倍太阳质量的旋转中子星。质量再大的话,中子简并态也保持不了,就会坍缩为一个密度无限大的奇点,这就是黑洞。

霍金辐射

在经典的黑洞模型中,黑洞是只进不出,那怎么会存在辐射呢?

真空不空,在量子力学中,真空存在量子涨落,不停地有虚粒子对出现,虚粒子对由虚粒子和虚反粒子组成,他们会碰撞瞬间湮灭。如果不能瞬间湮灭,那么虚粒子就可能通过量子隧穿效应变成实粒子。

这种情况如果发生在黑洞里,那么就有可能虚反粒子掉进黑洞,造成黑洞质量减小。

霍金通过计算,虚反粒子掉进黑洞变成实反粒子,虚粒子逃离黑洞变成实粒子的概率最高。

霍金得出结论,虚反粒子掉进黑洞里,黑洞质量就会减少,表面积也就减少,最后可能完全蒸发掉。

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