黑洞有“壽命”嗎?為什麼?

國華10800574


來看看我們之前寫的關於黑洞的一生,從生到死

黑洞是世間最奇怪的東西之一。它們似乎看起來完全不科學,它們來自哪裡呢?還有如果你掉入黑洞之中會怎樣呢?

恆星是巨量氫原子的集合體,它們在自身引力作用下從巨大的氣體星雲坍縮而來。在其核心,氫原子通過核聚變形成氦,同時釋放出巨大的能量。這種以輻射形式的能量可抵抗重力,使兩股力量之間保持一種微妙的平衡。只要在核心有核聚變,一顆恆星就可保持足夠穩定。但對於比我們太陽的質量更大的恆星而言,其核心的熱量和壓力可讓它們通過核聚變合成重元素,直到合成鐵元素為止。不像之前的所有元素那樣,形成鐵的核聚變過程不產生任何能量。鐵在恆星的核心逐漸形成,直到它達到臨界量,輻射和重力之間的平衡就突然被破壞了。核心就會坍塌,在幾分之一秒的時間內,恆星內爆,其內爆的速度達到光速的四分之一,給核心輸送了更多的質量。此時此刻,形成了宇宙中的各種重元素,恆星在超新星爆炸中凋亡。這個過程會產生中子星,或者如果恆星足夠大的話,核心的全部質量會坍縮成一個黑洞。

如果你看到一個黑洞,你實際上只會看到事件視界。任何穿過事件視界的東西,需要以比光速更快的速度才能逃離。換言之,這是不可能的。所以我們只能看到一個黑球,不會反射任何東西。但如果事件視界是指“黑”的部分,那麼,黑洞的“洞”的那一部分是什麼呢?那就是奇點。

我們不確定它到底是什麼。一個奇點可能有著無限的密度,這意味著它的所有質量都集中於一個在空間中沒有表面或體積的單點,或者是完全不同的東西。現在,我們只是不知道,這就像除以零的錯誤一樣。順便說一下,黑洞不是像吸塵器一樣只會吸收東西。如果我們把太陽換成同樣質量的黑洞,對於地球而言沒啥變化。當然,是除了我們會凍死。

如果你掉進一個黑洞之中會發生什麼事情呢?這與圍繞在黑洞周圍的經歷不同。從外面看來,當你靠近事件視界,你似乎慢了下來,所以你那裡的時間流逝變慢。在某種程度上,你會看起來像凍結於時間之中,慢慢地變紅,然後消失。而從你的角度來看,你能以快進的方式看到宇宙的其餘部分,就像看到未來一樣。現在,我們還不知道接下來會發生什麼。但認為結果可能是這兩種情況。其一:你很快就會掛掉。黑洞會大幅度彎曲空間,一旦你越過事件視界,只有一個可能的方向。你可以按這個字面意思理解:處於事件視界之中,你只能沿一個方向前進。就像在一個非常狹窄的小巷,你每往前走一步身後的路就消失。黑洞的質量非常之集中,在某種程度上,甚至僅很小的幾釐米的距離,就意味著重力在你身體不同的部位作用了差距數百萬倍的力量。隨著你的身體被越拉越長,你的細胞會被撕裂,直到你變為只有一個原子寬的熱等離子體流。其二:你非常快就會掛掉。在穿過事件視界之後,很快你將會撞上一堵火牆,一瞬間就會掛掉。這兩種結果都不是特別討人喜歡。

多久你會掛掉取決於黑洞的質量。一個較小的黑洞甚至會在你進入事件視界之前就置你於死地,雖然你也可能會在一個超大質量黑洞之中旅行相當長的一段時間。作為一個經驗法則,你越遠離奇點,活得就越久。銀河系中心的超大黑洞人馬座A*

黑洞的大小各異。有那種恆星級質量的黑洞,是太陽質量的幾倍,而直徑為小行星的大小。也有超大質量黑洞,它們在每個星系的中心都能發現,已經肆虐吞噬了數十億年。目前,已知的最大的超大質量黑洞是S5 0014+81,是太陽質量的400億倍,它的直徑為2367億千米,這是太陽到冥王星距離的47倍。

黑洞通過霍金輻射蒸發掉

即便黑洞如何強大,但它們最終也會通過被稱為霍金輻射的這一過程蒸發掉。要理解這是怎麼回事,我們需要著眼於真空。真空並不是空的,而是充滿了虛粒子,瞬間憑空產生一對正反虛粒子,並又互相湮滅。當這種情況發生在黑洞邊緣之時,其中一部分的虛擬粒子會落入黑洞,另一部份將會逃離並變成實粒子。所以黑洞正在失去能量。這個過程起初發生得非常緩慢,當黑洞變得越來越小時則越來越快。當它質量減少到如大型小行星一般時,它會發射出室溫溫度的熱輻射;當它質量只有一座山的大小時,它會發射出同太陽一樣溫度的熱輻射。而在它生命的最後一秒,黑洞變成輻射蒸發掉了,其中會伴隨著數十億倍核彈爆炸的能量。

但這個過程非常地緩慢。目前已知最大的黑洞要花上10^100年才會蒸發掉。這久到當最後一個黑洞蒸發時,沒人可以親眼見證到。遠在這發生之前宇宙就會變得不適合居住。


怪羅科普


黑洞是一個密度無限大、沒有體積的天體,進入黑洞視界範圍內的物質都會被無情的吞噬。其實黑洞還具有溫度,質量越大的黑洞,溫度越低。除了原生黑洞以外,宇宙中的黑洞都是由大質量恆星衰老死亡後演變而成的。

從理論上來講,黑洞是有壽命的。眾所周知黑洞是一個大胃王,連光也不能逃出它的魔掌。不過根據霍金的理論,黑洞除了吸收物質以外,還會向外輻射粒子,我們把這種現象稱之為霍金輻射。


什麼是霍金輻射?

真空並非虛無一物,根據不確定性原理,真空中存在量子漲落現象。真空中會憑空產生一對正負虛粒子,然後瞬間湮滅消失,以符合能量守恆定律。形象點說就是,虛粒子向真空借了能量,又瞬間還回去。真空中這種量子漲落現象所對應的能量,被稱之為真空零點能。

如果在黑洞視界外產生的虛粒子對,其中一個被黑洞吞噬,另一個則不再需要跟其反粒子湮滅。由於虛粒子的能量是向真空借的,黑洞吸收了其中一個虛粒子,另一個虛粒子獲得能量並轉變為了實粒子,黑洞的質量也因此變小。在外界看就像黑洞向外界發射了一個粒子一樣。


黑洞會通過霍金輻射的形式蒸發掉,質量越大的黑洞蒸發速度越慢,其壽命也就越長。質量越小的黑洞壽命越短。也就是說,那些超大質量的黑洞,其壽命可能與宇宙的壽命一樣長。在超高能粒子碰撞實驗中,據推測有可能產生微型黑洞,不過由於其存在的時間極短,很難被我們觀測到。


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科學探索菌


是的,黑洞具有壽命。

因為它們隨著時間的推移通過霍金輻射蒸發。 然而,這種蒸發過程直到背景溫度比黑洞本身更冷才開始。 因此,在空間充分冷卻之前,黑洞不會通過霍金輻射開始蒸發。 此時黑洞只會累積更多的質量。

但是當背景溫度充分降低時,黑洞開始蒸發。 他們將持續多久將取決於他們的質量。 鑑於黑洞質量和溫度之間存在反比關係(也就是說,黑洞越大,它越冷),最大質量的黑洞最後才開始蒸發。


如果史蒂芬·霍金是對的,似乎是這樣。

它們可以通過霍金輻射損失質量,基本上是這樣工作的:

粒子-反粒子對可以通過短時間內從宇宙中“借用”能量而產生。在物質的正常運行中,粒子對湮滅,能量返回宇宙。然而,如果這發生在黑洞的視界上,其中一個粒子可以掉進黑洞,另一個粒子則沒有任何東西可以湮滅,所以它就變成了一個真正的粒子!能量來自哪裡?黑洞——它必須失去與所創造粒子能量相等的質量。所以基本上黑洞已經蒸發了。粒子從來沒有進入過黑洞,所以它沒有違反任何東西。

結果表明,這種蒸發的速度取決於黑洞的大小,因為在一個大黑洞的視界,引力場的梯度要比在一個小黑洞的視界小得多。因此,小黑洞的蒸發速度比大黑洞快。對於任何實際大小的黑洞(太陽質量或更大的黑洞),它們將以比蒸發速度更高的速率從周圍環境中吸積,因此,實際上,這個過程對於微觀黑洞(可能是在大爆炸中形成的,或不是在大爆炸中形成的)目前才是重要的。

然而,在遙遠的未來,即使是巨大的黑洞,也可能離宇宙中任何其他物質都很遠,經過數萬億年,它們也會蒸發,只留下輻射。

手動碼字,錯字指出。


科學先馳


黑洞蒸發損失質量,但是一個漫長的過程~

理想狀態下,超大質量黑洞完全蒸發掉,需要有10^93年以上。

但是,宇宙背景溫度大約3K,黑洞環境溫度一旦低於這個值就停止蒸發,隨著宇宙膨脹,背景溫度進一步降低。因此,一個超大質量黑洞完全蒸發完畢,至少會是10^110年以後才可能~

最後的宇宙是比較悲哀的,因為連超大質量黑洞都蒸發完畢的時候,恆星和星系早已不存在了(基於質子衰變),整個宇宙都是輻射出的基本粒子,將會是無盡的黑暗,這就是宇宙熱寂(宇宙最終結局的推論之一)~


秋天的童話6554


首先來說,恆星的壽命是指恆星從誕生到發生超新星爆炸所經歷的時間,通常來說質量越大的恆星,其內部的氫熱核反應越是激烈,其壽命也就越短,而黑洞通常是太陽質量三倍以上恆星在末期發生超新星爆炸之後由於重力坍塌而形成的一種大質量、高密度、強引力的天體,所以我們可以將恆星理解為黑洞的前世,但如何定義黑洞的壽命呢


首先來說黑洞本身並不是一種生命體,不具有生理學意義上的壽命 ,所以定義天體的壽命,我們通常指的是天體誕生到消失的這個時間段,瞭解天文常識的讀者一定知道,黑洞由於其強大的引力會不斷的吸收周圍的物質,所以黑洞的質量會不斷的增加,根據黑洞的這一特性進行推斷,似乎黑洞永遠都不會消失,那麼既然黑洞永遠都不會消失,又何談黑洞的壽命呢?

在20世紀70年代,著名的英國物理學家霍金提出了一種黑洞輻射理論,並且得到了天文學界的廣泛認可,我們將其命名為霍金輻射,霍金在黑洞這種宏觀天體的問題上應用了微觀量子效應的知識,主要是根據海森堡的不確定性原理推導的微觀世界中存在激烈的量子漲落,這裡就不過多介紹其理論,直接來說結果:霍金認為黑洞並不是永存的,黑洞會定期的向外釋放黑體輻射,其中還會包含粒子、射線和信息,而且黑洞霍金輻射的速度將越來越快,最後黑洞會像原子彈一樣的爆炸,並且釋放出耀眼的光芒!


量子奧秘


關於“黑洞”這種天體科學家一直爭論不休,但大家有一致的觀點那就是他真的存在,雖然還沒有被觀測到。黑洞是大質量恆星死亡後所產生的一種高密度天體,質量無限大體積無限小,它的存在導致周圍時空被壓縮連光都不逃不出來。

我們來幻想一下黑洞。

1.黑洞內部是什麼?讓1000個人回答估計有1000個答案,我們來一個腦洞大開的猜想,黑洞成型的時候內部是否會產生宇宙?小編看過國外的一個關於黑洞形成的視頻,大質量恆星死亡時候形成了黑洞,黑洞內部形成了一個宇宙,就類似於黑洞形成瞬間黑洞內部大爆炸,黑洞內的宇宙誕生了,腦洞大開吧,我也嚇了一跳。

2.黑洞的未來?有一種說法是黑洞蒸發理論,就是黑洞會慢慢蒸發掉,小編不敢苟同這種理論,試想一下光都無法逃逸它以什麼形式蒸發?所以小編認為黑洞只會越來越大,大到一定程度會……小編賣個關子,咱往下說,宇宙中沒天都會有恆星形成也會有恆星死亡,氫氣早晚有一天會被消耗完,而黑洞會越來越多。咱們都知道宇宙大爆炸理論,整個宇宙在膨脹,宇宙會膨脹到多大?也許宇宙膨脹到一定程度會在縮小,咱就假如宇宙以後開始縮小,經過幾百億年宇宙空間整體變小,天天會發生黑洞吞併黑洞的事情,到了最後整個宇宙就只有一個黑洞了,那是什麼情景,像不像宇宙大爆炸前的那個奇點。我剛才還沒說完黑洞大到一定程度會怎麼樣?會大爆炸形成新的宇宙,宇宙又一波輪迴。這也許就是宇宙的秘密。



看這一家人


霍金在上個世紀70年代發現了黑洞會往外輻射能量,後來通過實驗證實了。這就意味著黑洞某一天也會消失掉就是時間長短的問題,超大質量黑洞能堅持到宇宙毀滅的那天,而微型黑洞只能堅持幾納秒


六刀58


有壽命,兩千三百多年,現在是2019年到2300年以後我們這個宇宙會有一個宇宙黑洞形成。


士科856


黑洞是通往另一個空間的通道,物質被吸進後,在另一個宇宙內重新組合。產生新的宇宙


鮑志強777


黑洞是真空收回能量的窗口。並且黑洞還要輻射能量。所以,黑洞的能量總有一天會消耗殆盡。


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