黑洞的寿命
很多时候,黑洞的寿命,我们对于黑洞的关注点往往只在于黑洞可以吞噬无穷无尽的物质,以及任何进入黑洞的物质都无法逃脱这两点上,但理论上黑洞并非铁公鸡,因为霍金辐射的存在,所以黑洞每时每刻都在向外辐射能量,因此对于一个孤立黑洞而言,它显然是有寿命的。
黑洞的寿命(黑洞的寿命与质量的关系)
对于黑洞有寿命这一点,可能很多朋友都难以想象,因为在关于黑洞的大量科普中,往往都将黑洞描述成一个食量无上限的引力怪物(虽然比喻并没用错)。然而我想补充一点,虽然黑洞的引力非常强,但精确点来讲,引力强的部分只是靠近奇点的区域(这里以无自转,不带电的黑洞为例),也就是说黑洞不会无缘无故把宇宙空间中的物质吸进去,只有那些靠的太近,被黑洞引力控制的物质才难逃厄运。
也就说,宇宙中可能会存在一些黑洞,它们早已将附近的物质都“吃光了”,已经长时间处于不进食状态。对于这些黑洞,正是我们来介绍黑洞寿命的好例子。
黑洞的寿命与质量的关系
黑洞之“死”是什么样的?
因为霍金辐射的缘故,黑洞的寿命是有限的。然而对于大多数天体物理学已知的黑洞而言,使其完全消逝所花费的时间甚至比宇宙的年龄还要大得多。例如,质量等同于太阳大小的黑洞蒸发时间为2^67年,而宇宙的年龄仅为13.8×10^9岁(也就是说,这个黑洞蒸发需要的时间是现阶段宇宙年龄的10^57倍还要多!)
黑洞蒸发时标
质量为M的黑洞蒸发时间计算公式如下:
由于时间与质量的立方成正比,如果黑洞的质量增加10倍,则其蒸发时间增加1000倍;反之,若质量缩减为十分之一,黑洞的寿命,则蒸发时间为原来的1000分之一。如果你的黑洞质量足够小,黑洞的寿命,它将在短时间内蒸发完毕。例如,质量为2.2×10^5千克的黑洞将在1秒内蒸发完毕!这质量约是一头蓝鲸的质量,但这个“蓝鲸”黑洞的直径却只有6^-22米,大约为质子直径的百万分之一!相比之下,太阳同质量的黑洞直径有6千米(3.7英里),而地球同质量的黑洞直径则为1.7厘米(0.7英寸)。
黑洞的寿命结束后会变成什么
天文学家预计再有300万年左右,R136a1就会因为氢元素的耗尽而坍塌成一颗黑洞。相较之下太阳虽然没它亮,但寿命能达到100亿年左右。
答案是:有
不过这个“宇宙中最亮的天体”不是恒星,而是一颗黑洞,或者说类星体。
和我们想象中漆黑一片黯淡无光的场景不太一样,黑洞在宇宙中其实是很亮的,因为任何物质在被黑洞吞噬之前都会先被撕碎成一串原子,在这个过程中这些物质会高速运动并摩擦发热发光,成为围绕黑洞的吸积盘的一部分。
前几年拍到的第一张真实的黑洞照片,酷似蜂窝煤的红色光晕就是吸积盘,而中心的黑色光晕就是才是黑洞本体。
天文学家把宇宙中一些超大质量黑洞和它的吸积盘,称为类星体,因为这种黑洞往往周围可供吞噬的物质十分丰富,黑洞的寿命,因此吸积盘也极其明亮。
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