什麼是黑洞的蒸發性,什麼是黑洞?蒸發性是什麼意思?

時間 2021-10-14 22:13:40

1樓:匿名使用者

宇宙創生後開始了大**。10-36秒時,發生了暴漲。此時飛散出無數的泡沫般的小宇宙,在它們的間隙中形成了特小黑洞。

這些特小黑洞後來怎麼樣了?對此,霍金提出了在他的學說中最著名的黑洞蒸發理論。

黑洞作為恆星的歸宿被人們掛在嘴邊。黑洞雖然是廣義相對論的結論,但是在愛因斯坦時代,如此高密度的星體是不可思議的。到了本世紀60年代,各種各樣的觀測結果使科學家們越來越相信黑洞是真實的存在。

70年代後,隨著宇宙學的蓬勃發展,人們又意識到黑洞不一定非要有多大,它也可以很小。在當時的宇宙學家們之間流傳著這樣的話:“有一個名叫斯蒂芬·霍金的年青聰穎的數理學者發表了令人震驚的黑洞蒸發學說。

”以前,人們認為黑洞一旦形成就只能越來越大(黑洞越大,視界的面積就越大,也就是黑洞的膨脹),而決不能縮小乃至消失。但是,一位在當時毫無名氣的輪椅上的青年人所發表的推翻常識的觀點,令關注黑洞的物理學家們大吃一驚。

黑洞蒸發

因了霍金輻射的存在,黑洞必然是在緩慢的蒸發著的。這種蒸發可視為黑洞和空間的相互作用,它不斷地從空間的量子漲落中損失質量,這是一種由引力而起、引力卻也無法抗衡的自然減損。

霍金還推匯出非旋轉黑洞的溫度:

t = hc3(立方) / 16kπ3(立方)gm

黑洞的溫度決定了它在宇宙背景下是吸熱還是放熱,因為宇宙背景輻射相當於一個2.7k的黑體,如果黑洞溫度低於此,就足以通過宇宙背景輻射來補償它的蒸發;但如果黑洞溫度高於此,蒸發導致質量減小,從上式可見溫度是與質量成反比的,所以黑洞的溫度將會升高,這一趨勢將最終導致黑洞迅速蒸發殆盡,最後一瞬更是耀眼的爆發。

黑洞的壽命,即它蒸發殆盡所消耗的時間,正比於質量的三次方。太陽質量的黑洞壽命達2023年,十億噸級黑洞的壽命與宇宙年齡相當,而一千噸級黑洞的壽命僅有1秒。在1秒內蒸發一千噸質量,這令人類的核**暗然失色。

霍金因而推斷,宇宙開闢之初,可能有質量較小的“太初黑洞”誕生,無數的太初黑洞早已在漫長的歲月中蒸發殆盡。時至今日,十億噸級的太初黑洞應該(霍金非常希望能通過觀測確認其存在)正處在耀眼的蒸發旺季,噴射出強烈的x射線和γ射線,全然不符“黑洞”之名。

2樓:

t = hc3(立方) / 16kπ3(立方)gm ,這個公式好,推倒出質量與黑洞溫度的關係,也說明了黑洞蒸發性的可行性

3樓:匿名使用者

我只知道白洞的凝結性

什麼是黑洞?蒸發性是什麼意思?

4樓:匿名使用者

“黑洞”很容易讓人望文生義地想象成一個“大黑窟窿”,其實不然。所謂“黑洞”,就是這樣一種天體:它的引力場是如此之強,就連光也不能逃脫出來。

根據廣義相對論,引力場將使時空彎曲。當恆星的體積很大時,它的引力場對時空幾乎沒什麼影響,從恆星表面上某一點發的光可以朝任何方向沿直線射出。而恆星的半徑越小,它對周圍的時空彎曲作用就越大,朝某些角度發出的光就將沿彎曲空間返回恆星表面。

等恆星的半徑小到一特定值(天文學上叫“史瓦西半徑”)時,就連垂直表面發射的光都**獲了。到這時,恆星就變成了黑洞。說它“黑”,是指它就像宇宙中的無底洞,任何物質一旦掉進去,“似乎”就再不能逃出。

實際上黑洞真正是“**”的,等一會兒我們會講到。

那麼,黑洞是怎樣形成的呢?其實,跟白矮星和中子星一樣,黑洞很可能也是由恆星演化而來的。

我們曾經比較詳細地介紹了白矮星和中子星形成的過程。當一顆恆星衰老時,它的熱核反應已經耗盡了中心的燃料(氫),由中心產生的能量已經不多了。這樣,它再也沒有足夠的力量來承擔起外殼巨大的重量。

所以在外殼的重壓之下,核心開始坍縮,直到最後形成體積小、密度大的星體,重新有能力與壓力平衡。

質量小一些的恆星主要演化成白矮星,質量比較大的恆星則有可能形成中子星。而根據科學家的計算,中子星的總質量不能大於三倍太陽的質量。如果超過了這個值,那麼將再沒有什麼力能與自身重力相抗衡了,從而引發另一次大坍縮。

這次,根據科學家的猜想,物質將不可阻擋地向著中心點進軍,直至成為一個體積趨於零、密度趨向無限大的“點”。而當它的半徑一旦收縮到一定程度 (史瓦西半徑),正象我們上面介紹的那樣,巨大的引力就使得即使光也無法向外射出,從而切斷了恆星與外界的一切聯絡——“黑洞”誕生了。

與別的天體相比,黑洞是顯得太特殊了。例如,黑洞有“隱身術”,人們無法直接觀察到它,連科學家都只能對它內部結構提出各種猜想。那麼,黑洞是怎麼把自己隱藏起來的呢?

答案就是——彎曲的空間。我們都知道,光是沿直線傳播的。這是一個最基本的常識。

可是根據廣義相對論,空間會在引力場作用下彎曲。這時候,光雖然仍然沿任意兩點間的最短距離傳播,但走的已經不是直線,而是曲線。形象地講,好像光本來是要走直線的,只不過強大的引力把它拉得偏離了原來的方向。

在地球上,由於引力場作用很小,這種彎曲是微乎其微的。而在黑洞周圍,空間的這種變形非常大。這樣,即使是被黑洞擋著的恆星發出的光,雖然有一部分會落入黑洞中消失,可另一部分光線會通過彎曲的空間中繞過黑洞而到達地球。

所以,我們可以毫不費力地觀察到黑洞背面的星空,就像黑洞不存在一樣,這就是黑洞的隱身術。

更有趣的是,有些恆星不僅是朝著地球發出的光能直接到達地球,它朝其它方向發射的光也可能被附近的黑洞的強引力折射而能到達地球。這樣我們不僅能看見這顆恆星的“臉”,還同時看到它的側面、甚至後背!

“黑洞”無疑是本世紀最具有挑戰性、也最讓人激動的天文學說之一。許多科學家正在為揭開它的神祕面紗而辛勤工作著,新的理論也不斷地提出。不過,這些當代天體物理學的最新成果不是在這裡三言兩語能說清楚的。

有興趣的朋友可以去參考專門的論著。

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