黑洞的寿命有多长时间?为什么?

反迷你x界


几乎所有的理论都表明黑洞是有寿命的,黑洞的寿命与其质量有着密切的关系。宇宙中的恒星型黑洞及超大质量黑洞因其质量非常大,故寿命非常长。质量非常小的迷你黑洞寿命非常短,可能人类还没来得及探测到它,它就消失了。

经典的黑洞理论中,黑洞是一个只吞不吐的贪婪家伙,吞的东西越多质量会变得越大,几乎没有什么方式能够毁灭黑洞。经典的黑洞理论中,黑洞可谓是和宇宙同寿。不过若是将量子场论应用到黑洞问题中,就会发现黑洞也会存在寿命。在黑洞寿命的理论中,接受最广的就是来自霍金的理论。

根据量子场论,宇宙中的真空并非是空无一物,会不断的发生着正反粒子的产生和湮灭。在黑洞的周围同样也会出现这样的情况。黑洞只能对其附近表现出强大的引力,距离稍微远一些引力就会按照距离的平方成反比的关系快速衰减。如果黑洞周围出现了一对正反粒子,则可能会发生以下几种情况:

1.正反粒子均被黑洞吞噬;

2.正反粒子均逃离黑洞;

3.正粒子被吞噬反粒子逃离;

4.反粒子被吞噬正粒子逃离。

其中前三种情况的发生会增加黑洞的质量,最后一种情况的发生会减小黑洞的质量,减小的质量等于逃离黑洞的正粒子的质量。霍金通过计算发现,最后一种情况出现的概率要大于其他情况,故黑洞也会存在寿命。

霍金给出的黑洞寿命的表达式如下图,从中可见黑洞的寿命与黑洞质量的三次方成正比。

前面的系数B很小,故质量很小的黑洞寿命会很短。比如一个质量为1千克的黑洞,其寿命仅仅为8.37乘以十的负17方秒。如果是恒星塌缩后形成的黑洞,其质量本身就非常巨大,质量再经三次方后会变得更大,故大质量的黑洞寿命会非常长。


刁博


这里要打破大家的一个旧观念——黑洞只吞不吐。其实,黑洞也会蒸发。

根据霍金的理论,黑洞在「视界」附近,由于会自发产生一对虚粒子,而一个会落入黑洞,另一个散逸出来,所以会向外辐射粒子,这就是「霍金辐射」。

只要向外辐射物质,黑洞就会损失能量,这就是「黑洞蒸发」。

黑洞蒸发的能量,与「史瓦西半径」上的引力大小有关。质量越大的黑洞,在「史瓦西半径」处的引力反而越小,其辐射的能量也越低。

如果我们用温度来表示辐射的功率的话,那么一个太阳质量的黑洞,其辐射的功率,相当于62纳K,也就是0.0000000062K的温度。而宇宙的背景温度,大约是2.7K。在这种情况下,黑洞吸收的能量远大于蒸发的能量,所以质量可以一直保持下去,是一个稳定的黑洞。

但如果黑洞质量更小,比如和月球一样的质量,那就不稳定了。黑洞表面辐射的温度会大于宇宙背景辐射的温度。这个时候,黑洞损失的质量就会大于吸收的质量,黑洞会越来越小,损失质量的速度也会越来越快,最终消失不见。

所以总而言之,黑洞的寿命取决于其质量。质量超过一定阈值,它甚至可能永生。而低于一定阈值,就很可能很快的蒸发掉。比如一个小汽车质量的黑洞,只需要一纳秒就会蒸发掉。

之前有新闻说粒子对撞机可能会产生黑洞,其实如果霍金的理论正确,那完全无须担心,因为那种质量的黑洞,会瞬间消失。


章彦博


黑洞是恒星的最终归宿,一般人会认为黑洞会永远存活下去,但黑洞的霍金辐射却表明,黑洞也有寿命,黑洞的寿命和其质量有关,质量越大的黑洞寿命越长,质量越小寿命越短。这和动物世界差不多,大型动物普遍寿命长一点,小型动物普遍短一点,微型动物细菌什么的几个小时就生老病死全套走完了,其实整个宇宙莫不如此。

那么寿命最长的黑洞能存在多久,最短的又能存在多久呢?

在霍金证明黑洞能发出辐射之前,黑洞被认为只会贪婪地吸取周围的一切,甚至连光都不放过,不会发射出任何东西,因而所有落入黑洞的物质和信息都不能出来,黑洞的最终命运是什么谁也不知道。这就带来一个问题,既然我们无从得知黑洞最终会怎样,我们又如何知道宇宙最终会走向什么方向呢?

霍金认为,在真空中由量子涨落产生的虚粒子对,其中一颗有可能在湮灭之前落入黑洞,另一颗就必然会被提升为实粒子。这就违背了能量守恒定律,因此这颗粒子的质量一定是从黑洞本身质量而来,这样黑洞就形成了一种辐射,这种辐射以霍金的名字被命名为霍金辐射。

一般黑洞由于不断吸取周围的物质,吸收的物质比发出的要多得多,因而可以存活非常长的时间。科学家们测算,一般恒星死亡产生的黑洞可以存活10^66年,而超大质量黑洞则可以活10^99年,所以宇宙的归宿至少得等所有的黑洞都蒸发掉才会明朗。

而小黑洞则辐射的能量比吸收的多,因而会逐渐失去质量。大爆炸模型表明,大爆炸后最初的一小段时间有着极高的温度与压强,因而物质密度的简单波动就可能形成原初黑洞,但我们迄今没有发现这类黑洞,很有可能就是因为它们质量太小,到现在已经蒸发殆尽。理论认为,大型强子对撞机也可能产生微型黑洞,但这类黑洞质量极小,在产生的瞬间就会蒸发,因而不会对地球造成任何威胁,所以也不会带来世界末日。

由于黑洞的质量可以是普朗克质量以上的任何质量,所以最小黑洞的质量应该和普朗克质量差不多,那么它的寿命差不多也就是普朗克时间稍长一点吧,5.39X10^-44秒,小到你连人生都无法怀疑。

需要说明的是,霍金辐射是第一个令人信服的量子引力理论,但目前还未实际观察到霍金辐射的存在。霍金曾经说过,如果能验证霍金辐射确实存在,他就可以得诺贝尔奖了。


徐德文科学频道


黑洞,是宇宙中的一种天体,我们利用先进的望远镜,才能窥看到它的大概面容。至于黑洞究竟有多长的寿命,目前人类还是无法探知的。

在银河系里,科学家就发现了很多的黑洞存在,浩瀚的宇宙中更是多的是了。

就在前不久,科学家在遥远的宇宙深处,发现了有两个黑洞相互吸引在一起的双星黑洞,它们向外发出巨大的光芒。

黑洞看上去像是个黑黑的洞一样,可是它并不是黑的,只不过是由于它的引力过大,光也被它吸引无法逃脱,所以给人的感觉就好像是一个黑洞一样。

黑洞是靠吞噬其它行星来补充能量的,它每过之处所有的行星等,都会成为它的美餐,如果要是一个足够大的黑洞,就算吞噬一个星系也是没问题的。

有的人认为,黑洞不断的吞噬下那么多行星,肯定也会有排泄出去的。所以就猜想黑洞的另一段可能是白洞,而白洞或许连接着虫洞,而虫洞就是通往又一个宇宙的通道,这都不过是科学家们的猜测而已。

黑洞在我们看起来是毁灭性的,是宇宙中当之无愧的第一杀手!一提到它无不让人毛骨悚然。

幸好,我们距离离我们最近的黑洞,或许要几亿年才能接近我们,因此这个杀手暂时对我们还够不成威胁。

不过,有人也把黑洞叫做宇宙中的清道夫,认为它也许是在帮助宇宙清理垃圾,是下一个新宇宙诞生的奠基者。

总之,无论黑洞的存在是否对宇宙是福是祸,既然诞生了它就有它的存在价值,我们不能总用人类的眼光去衡量宇宙,在若大的宇宙之中,我们就好比是井底之蛙,我们所看到和了解的只不过是茫茫宇宙中的冰山一角,还有无限的奥秘待我们一步步去发现,一点点去探索去认知。


田园书香


黑洞的寿命有多长时间?

关注科学的朋友应该都知道黑洞就是恒星演化后的终极天体,简单的说如果说恒星有寿命,那么黑洞就是它死得最彻底的尸体!那么问题似乎就来了,一具尸体它还有寿命吗?

恒星是怎么演化成黑洞的?

能演化成黑洞的恒星都是质量比较大的,比如超过太阳质量20-30倍以上,因为引力坍缩要突破中子简并态的质量有一个下限,大约是电子简并态的内核要达到3.2个太阳质量以上,那么它将无可避免的被突破这一层窗户纸,直达暗黑无解的天体黑洞!

  • 费米子不相容的简并态

曾经最早是形容电子的,这在量子力学的发展史上可谓是浓墨重彩的一笔,泡利在1925年通过分析试验得到的结果!早在1913年玻尔就提出了他量子化并不彻底的原子模型,中心是原子核,电子分别在不同能级的轨道上做运动,电子在临近的轨道之间可以通过跃迁来相互转变,但这对于电子是不稳定的,它会重新回到自己的轨道(能级)上来,这个称谓基态,相当于电子的水平面!

玻尔的模型成功解释了氢原子的谱线,但哪怕是两个电子的氦原子上尝试解释都不成功,因此在1922年玻尔又建立了递建原理,给出了原子中电子排布原则是电子会占据最低能量空位,但根据能量最低原理,理论上电子都应该会围绕在原子核周围的最低能量电子层。

泡利获得博士学位后成为波恩的助手期间,为原子光谱学中的反常塞曼效应所困扰,而且他对对应的电子层最多能够容纳的电子数量排序:2、8、28、32这个整数列很感兴趣,他在1924年受到了爱德蒙·斯通纳最先给出各个原子的正确电子排布的论文启发,提出了每个填满的电子亚层都拥有2(2L+1)个电子,因为每一个电子都只能占据一个独特的量子态,在1925年泡利正式提出了著名的不相容原理!

玻色子(左),费米子(右)

所以从原子级别开始压缩后,对抗引力坍缩的不是四大作用力,而是费米子泡利不相容的简并力,这个力可比想象的要强大得多,太阳的内核最终坍缩而成的不过是白矮星,而号称宇宙中“最大”的恒星盾牌座UY最终不过坍缩成中子星而已,最后阶段费米子中子的简并力支撑下不再坍缩,形成中子星!

但大麦哲伦星系蜘蛛星云中的R136a1未来的最终能够坍缩成黑洞,因为它质量够大,引力坍缩可以突破中子简并态,直接将其压缩为没有物理尺寸的一个奇点!

各种质量的恒星未来发展

  • 其实黑洞并非只有恒星演化一条路

恒星终极回归就是黑洞,但恒星并不是黑洞形成的唯一通道,宇宙大爆炸初期形成的原初黑洞就是其中另一条路子,这种黑洞不受奥本海默极限限制,因此它们可以形成极大或者极小的黑洞,当然我们今天讨论的黑洞寿命也只能是原初黑洞,因为恒星级黑洞的寿命实在是太久了!

黑洞还能再演化吗?它的终极结局是怎么样的?

黑洞当然还能继续演化了,比如通过吸积盘吞噬大量物质,发出强烈的X射线辐射被我们发现,第一个黑洞天鹅座X-1就是这样被发现的,还有LIGO探测器的第一例引力波就是双黑洞合并所产生,但这似乎也不是黑洞演化,也不过是合并分店么,我们今天讨论的是正儿八经的黑洞生老病死的问题。而不是一味的看它长大,那实在很无聊,从几倍的太阳质量大小的黑洞到几百亿倍,啥时候是个头啊(恒星型黑洞其实也没法长那么大)

霍金辐射是一种以量子效应理论推出的黑洞散发的热辐射,这个理论最早于1974年被物理学家霍金提出,它能以黑洞寿命的方式来解释黑洞是符合一点点被蒸发掉的!因为霍金辐射能让黑洞慢慢失去质量,最终消失!

黑洞是量子力学和广义相对论打架的地方,因为量子力学认为一个小到不能再小的点是无法同时确定位置和动量的,而广义相对论却认为却是一个了解所有参数的点,两者无法统一,但并不妨碍在视界以外推测黑洞的物理特性,霍金推导出符合弯曲时空的量子场论框架的霍金辐射,它们被一个温度和黑洞的质量成反比的黑体发出。

一个太阳质量的黑洞温度大约为60nK,因此这个黑洞吸收的会比自身更多的微波背景辐射,因此它寿命无限?其实不然,等下我们再继续。一个质量和月亮差不多的黑洞温度大约为微波背景辐射的2.7K,它会保持平衡,但更小的黑洞温度会更高,因此辐射将会使它逐渐丢失质量,最终黑洞消失!

大黑洞就永生了吗?其实并不会,随着宇宙膨胀,微波背景辐射从诞生38万年时的等离子状态下降到到了当前的2.7K左右,未来将会降到更低,因此随着宇宙微波背景辐射继续降低,大黑洞也会逐渐入不敷出,慢慢被消耗,但这时间超级超级久!比如:

恒星型黑洞大约可以存在:10^66年

超大型黑洞大约可以存在:10^90年

所以宇宙大爆炸早期诞生的微型原初黑洞现在也找不到了,因为它们可能已经蒸发殆尽,要么已经长成了怪物,但我们无法区分早期这些天体是什么,根据黑洞无毛定律,根本无法区分形成黑洞之前的天体性质!


星辰大海路上的种花家


黑洞的寿命有多长时间?为什么?

看到题主的这个提问,网名辰悟网友,首先愿给题主正当的求知欲点个赞!

说道题主提出的这个话题,这应该是一个,人类至有文明诞生以来至今,就是人类有文化知识,有思想学识意识的人们,或多或少,都会在想象中,力求多了解一点的永久话题了!也正是有了人类这种求知欲的代代传承,人类才有了今天这种,让人类科技,一步步接近对宇宙星系,恒星星体、行星地宇的了解的。要说黑洞的寿命有多长;网友作为一个业余的天文知识爱好者,今天在这里说的,也只是平时看一点天文知识的书籍,和现在没事时,喜欢在手机网上看了一点这方面的话题,也来这里哒吧的!

黑洞的寿命有多长,以当前科技对宇宙星系演变的了解,简单的说,不同星系星体黑洞的寿命,多数都在以有限于无限的发展中演变着。只所以这样说,这主要是现在的人类宇天科技,了解到宇宙天体内的星系体黑洞,和星系黑洞的数量太多太多,太大小不一,太多了。

现代科技宇天科学家,以有较为可信的科学论述证明了咱们的银河系和银河系黑洞,在宇宙中以生存130多亿年了!宇天科学家还初步了解到,宇宙空问内,比银河系大千百万倍、上亿倍带有众多黑洞的星系多的是。

比银河系小的带有众多数量不一黑洞的星系,也同样多的是。

银河系,在宇宙空间内上万亿带有众多黑洞的星系中,只是一团中等大小的星系团队。可银河系这样一团中等大小的星系团中,就有几百万个带有大小不等的黑洞团,和恒星数量不等的星系分团队,都在绕着银河中心黑洞转动着。现代人类宇天(也就是天文)科学家以知,咱们的银河系黑洞的超强正负磁场磁电,带着银河系的众星系团队,在宇宙空间内飞行了130多亿年的历史了。现在的宇天科学家,通过现代科技还经常观察到,星系团黑洞还在宇宙空间内不断,上演着两个星系或者三个星系黑洞团,在相撞相遇的吸食大战着。这种永无休止的生死战斗,是各个星系团的生死经历。

星系团内的超大恒,在经历了干万、上亿、几十亿、上百亿年的演变中,它们成为红巨星最后生死的裂变过程,也在不断上演着,新生的带有黑洞的新生星系体。这些新生的小黑洞星系体,它们的寿命能存活多少年,这就看它们在多少年后,会和别的星系黑洞相遇了。相遇后的生死,就看它们各自的本领了,打败对方者生。被对方打败者死。这就是不同星体星系黑洞寿命的各自归宿。这也是现在和以后很多年内的人类科技难以判定黑洞寿命的实际情况!

说道这里;也算是对前面简单说的,黑洞星系体的寿命是不能统一而论的简单回答吧!谢谢!








用户名辰悟



一方面,无尽数量的恒星及其恒星系是组成宇宙物质客观存在的细胞结构,每个恒星系都是一个独立性的物质周期循环运动的实体,就像细胞能再生细胞一样,可以实现恒星周期的再生与轮回,共同来支撑着宇宙整体物质的永久恒存。二方面,在宇宙无尽数量的恒星系边缘与边缘之间,由于都属于恒星的同一磁性,因而,就会产生同性相斥物理现象,会使宇宙无尽数量的恒星系边缘之间产生了一条浩瀚的无尽的恒星系物质圆周运动之缓冲带现象,

由于宇宙中每个恒星系都进行着随机的同向运动,会导致这条无边无尽的缓冲带会产生对流和旋涡运动和强大的缓冲内应力,从而能帮助了存在于宇宙之中的无尽恒星系保持着良性的独立的物质周期循环运动,互不干扰,互不影响。这条无边无尽的缓冲带是围绕着宇宙无尽数量的恒星系边缘而存在,是包裹着宇宙之中所有恒星系的自然天体,由于都没有恒星光源到达,成为宇宙暗物质运行无尽的通道天体,这种天体现象,可统称为宇宙之网现象。也许这种现象就是目前科学界所认识的“黑洞”现象。不知这样的回答是否准确?!如读者阅后觉得我说的有道理,希给个点赞并关注我,欢迎大家一起来讨论和学习。宇明于东莞市。(注:原创作品,抄袭必究。)


地外天使


承邀

人类对黑洞这个自然现象认识非常浅薄,就是用先进的探测器也无法观察到它究竟是什么东西,因为它连光也完全吸收,显示不出来实体。或许它甚至本来就不是一个实体,而是太空中一个人类无法认识的自然现象。所以,现代人类对它的所有描述与推测都是一种种假想。一个不知性质的物体或未知的自然现象,我们怎么可以妄言它是寿命有多长呢?

地球上有空气,空气充满空间,但有时也会出现漏洞,比如南极大气层的漏洞,那是人类自找的,现在人类慢慢补救,一种是天然的小漏洞,那就是龙滚风,它的风眼就是真空,由于真空与空气的压力差,风眼的吸引力非常大,地面上的物体如果正好在风眼位置,会被无情吸入。由于风眼本来就是真空,风眼不会明显显示出来,人类观察它,是靠观察它周围边缘旋转的空气才估计风眼的大小。也就是说,如果它边缘没有空气,我们根本不能观察到它的存在。

这个地球上的空气漏洞跟科学界描述的黑洞是何等相似。因此,作为民科的我。可以给您一个不靠谱与毫无科学根据的答案:黑洞不是一个宇宙天体,而是宇宙空间的一种自然现象,宇宙中的两组温度或辐射或性质不同的天体或喑能量相遇,纠缠,高速旋转下形成旋涡,而旋涡中心,就是我们无法观察与接近神秘的黑洞。

所以黑洞也有寿命,但寿命多长本民科不能估计。


自由媒体


永恒!一一这是自古以来人类共同的向往。为了这一向往和追求,人类曾经满怀着敬畏、长跪祈愿、静等上帝的答复一一久久地等候着……终于,人类终于听到了上帝的声音:你是尘土,还将回归尘土一一这就是上帝给予人类的绝断的回复!接受吧!可怜的人类!这就是现实,这是万物都不可以例外的有限!所谓大限将至,就是告知你终结的时候即将来临……尽管如此,失望、乃至绝望中的人类依然没有放弃过挣扎一一寿比南山、万寿无疆、万岁万岁万万岁……这是人类退而求其次,在有限中继续着对永恒的追求与向往……

和人类的生命一样,宇宙万物同样也逃脱不了有限的魔咒,当然,属于宇宙中的黑洞也不会例外一一尽管它已经强大到了可以真的万寿无疆,但大限将至的告警终有一天同样地到来……

对于宇宙的结局,我个人认可的是大冻结理论,在宇宙的低熵时期,我们的宇宙还没有物质产生,也没有光,有的只是刚刚诞生的时间和有限的空间,那个时候的宇宙,时空虽然正飞速地膨胀着,但宇宙中到处都是空间皱褶,急需要快一点将其抹平一一否则将来物质过份地成堆聚集,使宇宙不稳定不能正常地演化一一就象人类社会因贫富差距过大造成社会的不稳定一样。其表现为现在测到的微波背景辐射涨落值过大,宇宙中的物质除了众多的巨大黑洞之外,根本就不会有恒星、行星的诞生,而且空间将会出现众多的裂缝与巨大的空洞……幸运的是我们的宇宙在面临着能否顺利成长演化的生死关头的时候,终于迎来了新的暴胀期一一宇宙以极高的超光速急速膨胀。宇宙空间的大量皱褶被迅速抹平……也是这个时候,物质的基本粒子开始产生,宇宙开始有了光明,这时候的空间能称霸宇宙找不到敌人……然而,这样的情况继续下去的话,我们的宇宙同样将会很快地灭亡一一急需一个反制的力量一一赶紧刹车,前面是断崖……在这又一关键时刻,氢元素在宇宙中大量诞生了,一支新生的力量一一引力诞生了一一就象反叛军正要被消灭的时候,人民造反了……暴胀终于平息……就这样宇宙经历了一个漫长的膨胀期,使得宇宙终于有了一个良好的演化环境,原史黑洞、包括大量的微型黑洞、恒星及行星以及后来的星系得以形成……这一仗是引力胜利了,但尽管如此,空间能并没有被消灭,而且还在卧薪尝胆、积蓄力量,终于,在宇宙诞生后一百亿年左右的时候吧,空间能再次超过了引力,成为了宇宙的统治者,我们的宇宙又一次开始了加速膨胀,尽管如此,快四十亿年过去了,宇宙膨胀的速度与当初的暴胀相比还是小巫见大巫不可相提并论的,然而,尽管是这样,空间能却没有停下增长的脚步,而引力从大尺度来看处于减弱状态一一尽管在小区域内并不明显,但这样发展下去推动宇宙加速膨胀的空间能终会把宇宙的普通物质撕得粉碎……表现是整个宇宙的星系间的距离越来越远,直到各自成为一个小小的孤岛,接下来就是星系开始解体,各星球开始远离……随着膨胀速度越来越大,各普通的星球解体,直到撕裂成基本粒子、弥漫于整个宇宙空间……整个宇宙一片黑暗……宇宙中的天体,除了黑洞,全部都消失了……整个宇宙进入了一个漫长的黑暗时代……

即使已经是这样子了,尽管这时宇宙的膨胀速度早己经远远超过了当初暴胀的速度,可是事情还是没有完,空间能并没有因为取得这样重大的胜利而放生黑洞,黑洞因为严重缺少了新物质的来源一一尽管宇宙中还弥漫着物质粒子,但由于此时的宇宙空间已经大得无法想象,对黑洞而言浓度是杯水车薪了。因为霍金辐射,黑洞的质量开始持续下降,尤其是小一些的更加明显,当质量减到一一定的值,构建黑洞的基本粒子也将发生变化一一转向以比原来的大一级的低能量粒子构建,此时空间能乘虚而入,使其爆炸解体、撕碎一一黑暗的宇宙中又一次爆炸闪光一一这个黑洞宜告死亡……就是这样,一个接一个的黑洞消失了,最后离开世界的是整个宇宙中最大的那一颗一一尽管它往日的无比强大,依然没有战胜死神一一整个宇宙中真正的勇士依然没有获得永恒……

这个时候,宇宙并没有停下膨胀的脚步,空间能以最后的胜利者雄居宇宙间独孤求败,没有了敌人,更没有了朋友一一也没有了胜利、成功的喜悦……


奇点中的我


黑洞是没有寿命长短一说的,它就是宇宙空间的一位清道夫!它所过之处会吞噬附近的一切物质,包括无线电波与光线,由于黑洞的内部,震动能量场太过巨大,任何被它吸进去的物质,都会被它巨大的震动能量场撕裂,以致转化为以太能量,而这些吞噬下来转化的以态能量,又通过宇宙空间振动能量奇点,输送到发光发热的恒星里面,在由发光发热的恒星以发光发热的形式释放出来,这就是为什么宇宙中有很多发光发热的恒星,比如我们的太阳。宇宙中各发光发热的天体,所发出来的光与热的能量,统统来源于黑洞的转移,而并非是传统科学家认为的,发光发热的恒星所发之光热,是由星球本身物质构成的热核反应所发出来的!这种认识极端错误!宇宙间的一切能量运转,均是由黑洞吞噬能量,恒星发出能量所为!这是宇宙间普遍的能量运转规律!可我们地球上的人类却看不到这一点,这不能不说,是三维时空下固有认知的悲哀!


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