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黑洞的爆破或许能够说是以蒸腾方法开端的,黑洞的蒸腾由霍金提出,而且该蒸腾是以粒子的方法辐射逃逸出去,因而可称为霍金辐射。黑洞的蒸腾进程是极为绵长的,一般都是10的几十次方年。这样的时刻现已远远大于世界的年纪,因而至今未有观测到过。

黑洞是一个咱们彻底无法看见的一种奇特天体的残骸,这儿的“无法看见”并不是咱们常常以为的肉眼看不见,而是任何光波段都无法探测到。因为就连光子也无法逃脱它的“魔掌”,类似于热力学上彻底不反射光线的黑体。


严格地讲,黑洞是一片时空的区域而不是一种天体,它会表现出十分激烈的引力效应,改动周围的时空,这样的成果是任何粒子和电磁辐射,例如光子,都无法从黑洞中“挣脱”出来。广义相对论理论预言,假如质量到达必定的细密程度,那么它的强壮引力就能够导致时空的曲折,然后构成不能够逃脱的区域鸿沟,这样的鸿沟被称为事情视界。换句话说,这儿是信息的结尾,你无法将信息传达出去,咱们也无法在外界知晓你的任安在黑洞内的信息。

黑洞的爆破方法是以蒸腾开端的,下文咱们简略介绍下什么是黑洞蒸腾(霍金辐射)。


质量达太阳10倍的黑洞之计算机模仿图。图:Ute Kraus

黑洞蒸腾(霍金辐射)

霍金辐射也是一种黑体辐射,因为事情视界邻近的量子效应,黑洞会开释这种辐射。它以物理学家斯蒂芬·霍金的姓名命名,霍金在1974年为它的存在供给了一种理论的证明。


霍金辐射会下降黑洞的质量和能量,因而也被称为黑洞蒸腾。所以,理论上估计黑洞不会经过其他方法来添加其质量,而是会渐渐的缩小并终究消失。据预测,微型黑洞比大型黑洞具有更大的辐射源,而且缩短和蒸散应该更快。


2008年6月,美国国家航空航天局(NASA)发射了费米太空望远镜,该望远镜正在寻觅原始黑洞蒸腾后发生的伽马射线晚期的亮光。 假如估测的额定维数理论是正确的,那么欧洲核子研究中心的大型强子对撞机或许会发生微型黑洞而且能够观测到它们的蒸腾进程。 可是很惋惜的是在欧洲核子研究中心并没有观测到这样的微型黑洞。


CMS探测器中的模仿事情,一种磕碰,其间或许发生微黑洞。图:Lucas Taylor / CERN

2010年9月,据称在触及光学光脉冲的试验室试验中观察到了与黑洞中的霍金辐射密切相关的信号(可另拜见模仿重力)。 但是,成果仍未得到证明,一向争论不休。不过科学家们现已启动了其他项目,以在模仿引力的结构内寻觅这种辐射。


黑洞(中)在大麦哲伦星云前面的模仿图。请留意引力透镜的影响,发生了扩大的,但高度歪曲的星云的两个印象。在顶部的银河系盘面歪曲成一个弧形。图:Alain r

黑洞的蒸腾

当粒子逃逸时,黑洞会丢失少数的能量,然后丢失一些质量(质量和能量与爱因斯坦方程E=mc2相关联)。

1976年佩奇的数值剖析

1976年,唐·佩奇_(物理学家)计算了质量为M的非自旋、不带电荷的史瓦西黑洞所发生的能量和蒸腾时刻。 因为黑洞的巨细是有限的,因而并不是一个完美的黑体,所以计算起来很是杂乱; 当频率下降时,吸收截面(Absorption cross section)以杂乱的,自旋相关的方法下降,特别是当波长变得与事情视界的巨细相其时,会特别的杰出。 这儿值得留意的是,佩奇在1976年写文章时过错地假定中微子没有质量,而且只要两种中微子味 (Flavour)存在,因而过错地计算了黑洞的寿数。

关于大于10的17次方克质量的黑洞,佩奇推导出其电子辐射能够忽略不计,质量为M的黑洞会以克为单位经过无质量电子和μ子中微子,光子和引力子在时刻τ中被蒸腾掉。公式如下:


关于远小于10的17 次方克但远大于5×10的14次方克质量的黑洞,超相对论电子和正电子的辐射将加快黑洞的蒸腾,然后会延伸黑洞的寿数。公式如下:


假如黑洞在霍金辐射下蒸腾,一个太阳质量般巨细的黑洞将会在10的64次方年内蒸腾完(请留意10后边跟从64个0)。 10的11次方个(1000亿)太阳质量的超大质量黑洞将在2×10的100次方年左右蒸腾掉。估计世界中的一些奇特黑洞会在星系超星系团溃散期间持续增长到10的14次方个太阳质量。 因而这些黑洞乃至也会在长达10的106次方年的时刻内被蒸腾掉。

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