【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(guò)生長(zhǎng)速度，黑洞的溫度和能量將快速衰減 北京時(shí)間8月24日消息，據(jù)國(guó)外媒體宣傳，黑洞生長(zhǎng)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(gè)天體，其質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量的數(shù)百萬(wàn)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(guò)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(duì)論，該理論告訴我們太空會(huì)被質(zhì)量彎曲，并且，量子場(chǎng)理論告訴我們真空的自然運(yùn)行屬性，我們知道黑洞不會(huì)永遠(yuǎn)地保持穩(wěn)定，而是逐漸衰變。 為什么黑洞生長(zhǎng)速度不會(huì)超過(guò)其輻射蒸發(fā)速度?如果粒子對(duì)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(huì)湮滅消失，為什么黑洞不會(huì)因?yàn)槲翠螠缧掖媪Ｗ佣徛蛎浤?這里存在一個(gè)體們理解誤區(qū)，的確，真空是一個(gè)非常興趣的區(qū)域，在多個(gè)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(wú)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(duì)可以 時(shí)進(jìn)時(shí)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(huì)加速生長(zhǎng)，當(dāng)黑洞質(zhì)量達(dá)到一個(gè)極限值，之后依據(jù) 霍金輻射 理論，會(huì)快速毀滅物質(zhì)和能量，終黑洞消失。 40年多前，英國(guó)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(gè)黑洞 放置 在空間中，研究人員會(huì)發(fā)現(xiàn)粒子-反粒子對(duì)可能出現(xiàn)的3種存在方法：一是粒子-反粒子對(duì)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(duì)在黑洞事情視界中存在，然后再湮滅;三是粒子-反粒子對(duì)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(cè)的確過(guò)于簡(jiǎn)單化，但這是簡(jiǎn)單清晰的可視化推測(cè)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(shí)到這些 配對(duì)粒子 從物理上并不存在，它們僅是一種計(jì)算工具而已。成對(duì)粒子進(jìn)入黑洞內(nèi)部，不會(huì)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(duì)的能量來(lái)自于周圍空間，但如果你擁有源自太空外部的能量，同時(shí)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(huì)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(duì)于一個(gè)擁有太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞，它當(dāng)前的霍金輻射溫度為62納米開(kāi)氏度，那么這個(gè)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(kāi)氏度(成千上萬(wàn)億分之一開(kāi)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(cè)宇宙大的黑洞需要10^100年蒸發(fā)消失!然而在這一過(guò)程中，黑洞也會(huì)吸入多個(gè)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(huì)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(jí)，但是黑洞吸收物質(zhì)存在一個(gè)限制等級(jí)。 黑洞事情視界是一個(gè)球體或者球狀區(qū)域，這里任何物質(zhì)，甚至光線都無(wú)法逃逸。但在黑洞事情視界外部，科學(xué)家預(yù)測(cè)黑洞會(huì)噴射輻射物質(zhì) 隨著時(shí)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(shí)間，該物質(zhì)吸收速度遠(yuǎn)低于霍金輻射速度，但它終是會(huì)發(fā)生的。一旦它發(fā)生，黑洞就會(huì)開(kāi)始衰退，我們知道宇宙中各個(gè)黑洞仍在不斷地生長(zhǎng)，但是這一增長(zhǎng)將達(dá)到一個(gè)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(gè)極限值，將開(kāi)始緩慢地輻射，隨著時(shí)間推移，霍金輻射逐漸增強(qiáng)，特別是黑洞的質(zhì)量開(kāi)始明顯收縮的時(shí)候，一旦形成一個(gè)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(shí)，這就是一個(gè)準(zhǔn)確的生命彌留信號(hào)。

總體來(lái)說(shuō)，黑洞在幾十億年間不斷生長(zhǎng)、重新生長(zhǎng)，然后它們的衰減速度大于生長(zhǎng)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。