真的不存在行星質量級別的黑洞嗎?

2020-12-01 杉象科普

黑洞是宇宙中已知的最特殊天體,它的引力之大,連光都無法逃脫!行星、恆星、白矮星、甚至中子星,只要遇到黑洞,都會其強大的引力所吞噬!目前觀測到的最大黑洞編號為SDSS J140821.67+025733.2,質量大約為太陽的1960億倍,最小的黑洞編號為IGR J17091-3624,質量大約僅為太陽的3倍。根據科學理論的測算,該黑洞已經非常接近理論上的質量最小黑洞了!根據測算,該黑洞的史瓦西半徑僅有9公裡!可想而知其規模多小了。那為什麼不存在行星質量級別的黑洞呢?僅僅是因為人類觀測設備的制約才被科學家認為不存在嗎?拋開黑洞形成的理論,不存在行星級別黑洞的根本原因是黑洞的霍金輻射!

任何質量的黑洞都無時不刻發生霍金輻射蒸發效應!黑洞質量越小,蒸發效應越大!

黑洞強大的引力效應,連光都無法逃脫,又為什麼會發生質量虧損的蒸發效應呢?霍金結合廣義相對論和量子理論,解釋了黑洞的蒸發效應的。根據量子理論,假設一對粒子會在任何時刻任何地點被創生,創生出的粒子就是帶有正能量的正粒子和帶有負能量的反粒子,而該正反粒子相遇時候會發生湮滅事件。

當該事件發生在黑洞附近的話會出現三種結果:1、兩個粒子同時被吸入黑洞而發生了湮滅;2、兩個粒子同時未被吸入黑洞而發生了湮滅;3、一個粒子被吸入黑洞,而另一個粒子未被吸入黑洞。因為正反能量發生了湮滅事件,所以前兩種情況的發生,並不會創造出任何質量或者能量。但是第三種情況,卻不同!

當發生第三種情況的時候,由於能量不能憑空創生,黑洞僅僅只吸入了正粒子或者反粒子的其中一種,都會在黑洞視界之外憑空創生出另一種粒子出來,這就相當於一個攜帶著能量的粒子從黑洞逃逸了!根據愛因斯坦的質能方程E=mc2,這就造成了黑洞的能量或者說質量的損失!

霍金證明了,每個黑洞都有一定溫度,黑洞質量越小,溫度越高,蒸發也越強烈甚至發生劇烈爆炸而消失!

對於大質量黑洞來說,這種蒸發幾乎是可以忽略不計的。據科學測算,一個太陽質量的黑洞蒸發殆盡需要1x10^66年!而一顆小行星質量的黑洞僅僅只要1x10-21秒內蒸發得乾乾淨淨!另外,根據測算,地球質量黑洞的史瓦西半徑僅僅只有8.86毫米!這與理論的黑洞質量下限的9公裡史瓦西半徑相差了有100萬倍!可想而知,為什麼不會存在行星質量級別的超小型黑洞了,即使存在也是瞬間湮滅!黑洞的形成理論和黑洞的霍金輻射都無法支持它的存在。

宇宙之大,人類更多的都是通過字面上的理論去推算後才去驗證它的存在。不管是小到僅有數十公裡的中子星還是無法直接觀測到的黑洞,人類都是先在公式上發現了它的存在而後才真正觀測到它們。所以,超小型黑洞確實無法存在的,即使有也會轉瞬即逝。

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