黑洞的壽命是多少?

反迷你x界


本來黑洞的壽命應該是無限的,因為在早期計算中,它是個只吃不吐的怪物,只會不斷吸入物質能量,而不會放出任何輻射。既然不會只進不出,當然只有變大的份了,既然只能變大,壽命自然就天長地久了(◔◡◔)

後來有個蘇聯人發現自轉黑洞會往外幅射能量,不過他在與當時的相對論權威基普索恩(就是電影《星際穿越》的科學顧問,去年因引力波發現得了諾貝爾物理學獎的那個)討論時,被索恩潑了幾盆冷水,就放棄了繼續研究,然後交給了他的兩個研究生繼續研究。結果被霍金知道了這事,霍金憑藉炒雞牛鼻的計算能力後來居上,先於兩位研究生髮表了計算結果,後面的事大家都知道了,這個現象被以霍金的名字命名為霍金輻射。但霍金也確實不負眾望,他不單漂亮地證明了自轉黑洞能產生輻射,同時任何不自轉的黑洞也能產生輻射。

並且他也給出了具體的計算公式,目前這條霍金輻射的計算公式就刻在霍金對墓碑上。

看不清來張特寫:



T=(hc³)/(8πGMk)

注意,這裡的T並不是表示時間,而是表示溫度(temperature)_(:D)∠)_可以看到黑洞的溫度是與其質量成反比的,溫度越高意味著輻射越高,當然這些輻射並不是從視界內發出的,而是從視界外發出的。這個在很多霍金輻射的科普文裡有介紹在此就不多作解釋了。

而黑洞的輻射溫度決定了黑洞的壽命,溫度越高輻射能量就越大,黑洞蒸發就越快壽命也就越短了。我找到的數據是:

一個太陽質量的黑洞輻射的溫度大約60nK,遠低於宇宙微波背景輻射的溫度,也就是它在目前的宇宙背景溫度下質量只增不減。

一個月球質量的黑洞輻射的溫度大約2.7K,剛好相當於宇宙微波背景輻射的溫度,所以它剛好在平衡狀態,在霍金輻射下質量既不增也不減。

只有少於這個質量的黑洞才會在目前的宇宙背景下蒸發,這小於月球質量的黑洞只能在大爆炸初期產生,現在應該已經死得差不多了(◔◡◔)

所以問題答案是:黑洞的壽命不確定,要根據質量、背景溫度、周圍物質丰度等諸多因素綜合計算。反正隨便一個恆星級黑洞的壽命都比目前的宇宙年齡長。


星宇飄零2099


黑洞是恆星的最終歸宿,一般人會認為黑洞會永遠存活下去,但黑洞的霍金輻射卻表明,黑洞也有壽命,黑洞的壽命和其質量有關,質量越大的黑洞壽命越長,質量越小壽命越短。這和動物世界差不多,大型動物普遍壽命長一點,小型動物普遍短一點,微型動物細菌什麼的幾個小時就生老病死全套走完了,其實整個宇宙莫不如此。

那麼壽命最長的黑洞能存在多久,最短的又能存在多久呢?

在霍金證明黑洞能發出輻射之前,黑洞被認為只會貪婪地吸取周圍的一切,甚至連光都不放過,不會發射出任何東西,因而所有落入黑洞的物質和信息都不能出來,黑洞的最終命運是什麼誰也不知道。這就帶來一個問題,既然我們無從得知黑洞最終會怎樣,我們又如何知道宇宙最終會走向什麼方向呢?

霍金認為,在真空中由量子漲落產生的虛粒子對,其中一顆有可能在湮滅之前落入黑洞,另一顆就必然會被提升為實粒子。這就違背了能量守恆定律,因此這顆粒子的質量一定是從黑洞本身質量而來,這樣黑洞就形成了一種輻射,這種輻射以霍金的名字被命名為霍金輻射。

一般黑洞由於不斷吸取周圍的物質,吸收的物質比發出的要多得多,因而可以存活非常長的時間。科學家們測算,一般恆星死亡產生的黑洞可以存活10^66年,而超大質量黑洞則可以活10^99年,所以宇宙的歸宿至少得等所有的黑洞都蒸發掉才會明朗。

而小黑洞則輻射的能量比吸收的多,因而會逐漸失去質量。大爆炸模型表明,大爆炸後最初的一小段時間有著極高的溫度與壓強,因而物質密度的簡單波動就可能形成原初黑洞,但我們迄今沒有發現這類黑洞,很有可能就是因為它們質量太小,到現在已經蒸發殆盡。理論認為,大型強子對撞機也可能產生微型黑洞,但這類黑洞質量極小,在產生的瞬間就會蒸發,因而不會對地球造成任何威脅,所以也不會帶來世界末日。

由於黑洞的質量可以是普朗克質量以上的任何質量,所以最小黑洞的質量應該和普朗克質量差不多,那麼它的壽命差不多也就是普朗克時間稍長一點吧,5.39X10^-44秒,小到你連人生都無法懷疑。

需要說明的是,霍金輻射是第一個令人信服的量子引力理論,但目前還未實際觀察到霍金輻射的存在。霍金曾經說過,如果能驗證霍金輻射確實存在,他就可以得諾貝爾獎了。


徐德文O戴維科學


一般說來質量大於3個太陽質量的恆星演化晚期就會形成黑洞。因此,可以說黑洞是大質量恆星的歸宿。

從經典物理的角度來看,黑洞作為大質量恆星的“終態”,壽命是永恆的。這並不難理解,畢竟“黑洞”這個名字的由來便是因為它只吸收物質卻不會放出物質這一特性來起的。所以直到上世紀70年代以前,物理學家普遍認為黑洞就像不死的幽靈一樣,隱藏在宇宙的黑暗角落裡。

不過這一觀點在上世紀70年代發生了革命性的轉變,著名的物理學家霍金在經典引力中考慮了量子效應,通過彎曲時空量子場論的方法證明了黑洞實際上並非“有進無出”的。黑洞存在熱輻射——輻射譜滿足黑體輻射的性質!

由於這一過程會使得黑洞的質量減少,我們又形象地把這個過程稱為“黑洞蒸發”。這徹底改變了物理學家對黑洞的看法,黑洞不再是一個永恆的物體。

現在我們就可以利用黑洞蒸發理論估算黑洞“壽命”。

考慮最簡單的史瓦西黑洞,這是一類不帶電、不旋轉的球對稱黑洞。

黑洞的溫度跟它的質量成反比。因此一個確定質量的黑洞可以確定它的溫度。

有了溫度以後,根據黑體輻射理論中斯特凡-玻爾茲曼定律可以計算出單位時間單位面積的黑洞熱輻射帶走的能量,從而得到黑洞的“壽命”。

我給出的計算結果如下(具體推導過程需要用到3點,首先是黑洞的面積與質量的平方成正比,其次是黑洞的能量與質量成正比,最後是黑體輻射的斯特凡-玻爾茲曼定律):


我們得到黑洞的“壽命”與其質量的立方成正比

據以上的公式可以估算得到,一個原子核大小的黑洞,它的壽命跟目前的宇宙年齡幾乎一樣大。而一個太陽質量的黑洞,它的壽命約為十的65次方年,比宇宙的年齡大十的54次方倍!

因此,我們可以得到兩個結論:①因為恆星坍縮形成的黑洞質量都要大於3個太陽質量,因此這些大黑洞的壽命幾乎是無窮大的。②大黑洞的熱輻射是非常弱的,這也是為什麼天文學實驗中從未觀測到大黑洞的熱輻射。


作家張軒中


上海科技報科普問答主持人:主任記者 吳苡婷

黑洞,是宇宙中一種質量相當大的天體,產生過程類似於中子星的產生過程:某一個恆星在滅亡後,核心在自身重力的作用下迅速地收縮,塌陷,。當核心中所有的物質都變成中子時收縮過程立即停止,被壓縮成一個密實的星體,同時也壓縮了內部的空間和時間。當它的半徑一旦收縮到小於史瓦西半徑,黑洞就誕生了。它的質量之大,以至於連光子都無法逃逸,因此也就無法由天文學的手段直接觀測到。

黑洞是恆星在其生命週期的末期演化的結果。然而,並非所有恆星演化到末期都會形成黑洞,只有那些質量較太陽3倍以上的恆星最終才會形成黑洞。而像太陽那麼大的恆星,最終會演化稱為白矮星。

既然黑洞已經是恆星生命週期的末期了,那麼黑洞的壽命有極限嗎?

答案是有的。有一種黑洞叫做原初黑洞,它是宇宙早期膨脹之前,它的密度分佈不均勻。有某些密度非常大的區域,可以直接形成黑洞。因此,原初黑洞的質量可以小於一般恆星。而根據霍金所揭示的黑洞的特徵,黑洞以黑體輻射的形式蒸發,質量越小的黑洞,蒸發的速度越快,一些質量較小的黑洞可能已經蒸發掉了。而那些由恆星坍縮形成的,或者本身質量較大的黑洞(比如超大質量黑洞、中介質量黑洞、恆星黑洞),雖然本身有其壽命,但它們的蒸發時間要遠遠超過宇宙的年齡。


科壇春秋精選


一般黑洞被蒸發掉的時間很難估量,但一些小黑洞幾乎是瞬間就被蒸發掉了。

由霍金依據量子力學所揭示的微型黑洞的基本特徵,即以黑體輻射形式的質量蒸發,這看起來是探測這類黑洞的主要希望之所在。

密度漲落理論表明,低質量黑洞只能在宇宙早期形成,而黑洞的質量越小,蒸發得就越快(黑洞的壽命與其質量的立方成正比)。質量為100萬噸的黑洞能存在10年。只有那些壽命比宇宙年齡(150億年)長的微型黑洞才能維持到今天,這些黑洞的初始質量最少得有10億噸,這大約是一座山的質量,而黑洞半徑只有質子大小。

質量更大的黑洞的蒸發時間就比宇宙年齡要長得多,因為蒸發是一種量於現象,只發生在與基本粒子直徑相當的極小尺度上。因此,對於那些質量比一座山大的黑洞來說,蒸發是完全無關緊要的,無論這些黑洞是在宇宙早期形成的還是後來在超新星爆發時形成的。實際上,大黑洞質量增大的速率超過蒸發的速率。

從理論上:由於黑洞有輻射,所以可以推測黑洞也是有壽命的。

黑洞暗輻射溫度公式:T=h*c^3/8Pi*k*G*M

T為黑洞暗輻射溫度c為光速h為普朗克常數

G是牛頓引力常數

k是玻爾茲曼常數

M是黑洞質量

上式說明只有黑洞質量無窮大時才不具有輻射,但實際上並沒有可能,所以雖然黑洞越大,壽命越長(由式子可看出黑洞黑洞暗輻射溫度是和其質量成反比的。)但也是有壽命的。


風火連城當空舞


所有人都一致以霍金輻射來計算黑洞壽命,通通到碗裡去了。不是說沒有霍金輻射,而是要具備霍金輻射的黑洞條件,微乎其微。


很簡單的道理,將鐵原子在黑洞條件製成U235,需要吸收無限的能量,特別是將一顆死星製成單原子,其吸收的能量簡直是個無底洞,何況還得將其碾壓成普朗克球。

所以,黑洞的溫度並不是無限大,而是絕對零下的無限小。光線並不是其引力原因出不來,而是這種溫度讓其完全喪失了能量。


具備霍金輻射條件,起碼其溫度得超過3k以上溫度,黑洞打飽呃了。黑洞是越吃肚子越餓的,要讓黑洞打飽呃,幾乎是不可能的事。


相對論說,速度越快,其質量越大。黑洞裡的東西,因引力縮綁,都處於完全靜止狀態,其質量也因為不運動而喪失,只靠強力令其在一起。這種平衡一旦打破,黑洞將立即“卟”的一聲爆炸,這才是其生命的終結。

黑洞具體壽命,還是交給專家去演算了,那才權威。


zhan村頭騰騰


黑洞的壽命是多久?

黑洞的壽命在現在看來幾乎是無限的!但事實上根據黑洞形成過程的不同,黑洞的壽命會有些許差別!為何是些許呢?因為以人類的紀年來看,它們都極為漫長.....

來說黑洞壽命之前我們先來看看黑洞的輻射是怎麼來的!因為在黑洞的認知過程中,早先是廣義相對論中預言的天體,而後來的實際觀測中證明了這樣的天體確實存在,但認知上一直都認為黑洞是隻吞不吐的一個吝嗇鬼,但後來前蘇聯某個科學家通過計算發現了黑洞依然會輻射能量,但卻被索恩給一棍子給打死了....不知道後來霍金在前蘇聯那個倒黴鬼科學家的學生研究的基礎上,“攫取”了黑洞輻射成果後那個索恩是如何考慮的,是不是應該給個道歉?

我們理解了黑洞是會輻射能量的,而黑洞的質量都集中到了某個沒有任何大小的點上,那麼它是以物質形式存在還是能量形式存在,還是可以相互轉換.....那麼至少表明黑洞並非是一個只吞不吐的天體,它依然會向外釋放物質....(能量也是物質的一種)

而不同質量的黑洞其輻射形式不一樣的,大質量的黑洞其輻射溫度極低,甚至低於微波背景輻射,這在現代宇宙中溫度比較起來,似乎仍然將會吸收能量和物質,簡單的說它將繼續擴大!

而比較小的黑洞輻射溫度,比如小於月球質量的黑洞輻射才會高於宇宙微波背景輻射溫度,它將在漫長的生涯中逐漸蒸發完自身的質量!

那麼問題來了,我們的宇宙中存在這樣的黑洞嗎?現代天文理論中,黑洞都是有超新星爆發時內核質量大於奧本海默極限的恆星坍縮所致,一般形成的黑洞最低也是3.8倍太陽質量左右!從這個質量上來看,至少在現代宇宙中這個黑洞是無限壽命的,但隨著宇宙的擴張,未來微波背景輻射將會更低,也許到那個時代黑洞將開始回饋宇宙!

有一種原初黑洞符合這樣的要求,即宇宙大爆炸時代形成的原初黑洞,似乎可以是比較小的質量,那麼根據其輻射形式,也許其早已蒸發完畢.....但很可惜的是我們似乎無法證明這個過程是否有發生!也許未來能探測到大爆炸時代原初引力波的項目會給這個走到死衚衕的項目帶來一絲希望!


星辰大海路上的種花家


想知道黑洞的壽命是多少?就得首先知道黑洞的本質是什麼。它的工作原理是什麼。黑洞有哪些特殊的形態與表現。

黑洞準確的定義:是把恆星能量變物質的過程與現場。

黑洞最小壽命不足一秒!

這發生在宇宙啟源之初,擴張恆星能量叫“微流星”,微流星可小至肉眼看不見,所攜帶的能量微乎其微,一旦開始“黑洞過程”,不用一秒即可變成物質。

核聚變是黑洞的手段,爆炸是黑洞的結局。

恆星的所有階段都是在黑洞中度過的。恆星→紅巨星→超新星→爆炸。

恆星→白矮星→黃矮星→褐矮星→碰撞爆炸。

微恆星→核聚變爆炸。

上述三種情況是根據恆星大小(黑洞大小)分別敘述的。隨著望遠鏡看到的越來愈遠,恆星(黑洞)愈來愈大。壽命自然愈來愈長。最後一個恆星(黑洞)滅亡的時候,也是本宇宙壽終正寢的時候了。

為什麼黑洞愈大壽命愈長呢?

恆星與黑洞是不離不棄的情侶,同生共死。恆星能量變物質的過程是“星火燎原”式的。就像太陽,為什麼不一鍋炸了?因是“石榴結構”,石榴籽(微恆星)得一個一個吃。所有的大恆星,都是由微恆星組成的。這一點是肯定的。



這是宇宙大爆炸後擴張的微恆星,有人說是因為“希格斯場”的分割包圍,才驅趕能量星雲中的微恆星聚集在一起,成為恆星。希格斯場圍住恆星形成黑洞

而這些被驅趕的“微恆星”是不合併的,這也是能量粒子的特性。

即使粘在一起,也保持獨立,核聚變也需一個個進行。

黑洞(恆星)大,堅持的時間就長。

洋人書上說的我管不了,我講的是我在《恆星硅球粒隕石》裡發現的。宇宙的答案。


這塊《恆星硅球粒隕石》裡的白雪花,隕石學天文學管它叫“球粒”,每個“硅球粒”都是核聚變爆炸產生。都是“微恆星”的一次“黑洞過程與現場”。


大連富麗庭隕工周


我都看了其他人的回答!幾乎是千遍一律!拿別人回答再改頭換面,其實首先要明白何為真正的黑洞!黑洞就是由比質子,或者是中子小很多的不知道的物質組成的天體,由於引力極強,光都逃不出,看起來是黑的,其實黑洞的溫度比任何一個天體的溫度都高出很多?黑洞也不是無限大的!黑洞達到一定的質量也會崩塌的!由於還沒有這方面的說法,或者是發現,我就起個名字叫“空洞”。黑洞崩塌成空洞,物質當然更小(幾乎接近能量)更密,物質與物質之間無限接近沒有空間,由於沒有空間,時間在此無限接近停止!因此,空洞的壽命也就是無限接近永恆!


健康之源


黑洞的壽命是多少?研究天體物理的專家已經用數學公式準確算出了它的結果。我只想說一點對黑洞的認識。黑洞是大質量的恆星死亡坍塌形成的引力源,攪動周邊的物質形成的黑洞,黑洞質量的大小決定它存在壽命的長短,銀河系中心的超巨型黑洞,與銀河系的壽命並存,它的周邊永遠活躍著無數顆恆星以及大量的星雲氣體塵埃。星系物質象球狀聚集在銀河系中央,這都是超巨型黑洞引力的作用。銀河中心還存在不少小質量黑洞,這裡的恆星壽命一般都不太長,隨時會暴發演變成新的黑洞,黑洞與黑洞相撞肯定是大的吃掉小的,這個大黑洞又會被更大的黑洞吞併,整個銀河系中心就是一個引力絕殺的世界。有大黑洞的存在,小黑洞自然而然的蒸發,它們的壽命變得十分短暫,黑洞吃黑洞,是宇宙中能量運動的規律,沒有星系物質的存在,也就不存在黑洞的引力,黑洞是恆星循環演變的產物。


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