黑洞蒸发的时间演化和功率输出
下方的表格显示了如下几点:
- 黑洞停止蒸发开始爆炸所需要的时间
- 蒸发开始时输出的瞬间功率
- 一切都是关于黑洞质量的一个方程
表格仍然是用我们所熟知的“蓝鲸”质量单位(2.2×10^5千克)作为黑洞的质量。
因此,一个100头蓝鲸质量的黑洞将会在12天内发生爆炸,而在这12天的伊始,它会“亮”如一个反射全部阳光的白色地球。注意,这和典型星比起来并不能算是很亮!事实上,在黑洞生命中的最后一秒所放射总能量只有太阳在同一秒输出总能量的两万分之一。只不过太阳绝大部分能量是通过可见光子放射出去的,而黑洞则是通过超高能伽玛射线和各种粒子。其实距离黑洞爆炸的最后一个宇宙年龄阶段(即最后的138亿年),因为温度已经高于10^11开,大多数时候黑洞都在向外辐射高能伽玛射线。如果恰巧有一个原生黑洞在附近发生爆炸,而费米伽玛射线太空望远镜正好指向它,就有可能探测到爆炸时特有的伽玛射线信号。这也正是这架望远镜的设计初衷之一,可惜目前还没有观测到任何关于黑洞爆炸的射线信号。
此前有关于大型强子对撞机(LHC)可能制造微型黑洞的传闻。可惜的是,只有量子引力理论才能拿对该尺寸规模下的黑洞做出精准计算。在“常规”的弦理论基础上,最小的黑洞质量大约为一个普朗克质量(存在时长为几个普朗克时间),但大型强子对撞机产生的能量远无法达到这个数量级,差距大约在14个数量级,因此 “常规”的弦理论认定大型强子对撞机无法产生黑洞。【注释:1个普朗克质量约为1只普通蚊子质量的1%,而1普朗克质量的黑洞宽度就是1个普朗克长度,也就是弦理论中一根振动弦的长度。普朗克长度和普朗克时间是极其微小的长度和时间单位;但普朗克质量“只是”微观级别,也就是说,在显微镜下它是可见的!】
但也有大额外维下的投机弦理论认为大型强子对撞机可以产生黑洞。只是这些黑洞会在瞬间蒸发(远远小于1秒),而爆炸的能量则与制造它们时所消耗的能量分毫不差,以至于对撞机探测器很难分辨是黑洞爆炸抑或是强子对撞。黑洞“爆炸”最显著的信号是产生的粒子呈球面对称分布。目前在强子对撞机中还没有发现类似的迹象。
至于大型强子对撞机产生的微型黑洞可能吞噬地球?完全不必担忧,这是无稽之谈,它们蒸发太快了。事实上有实验证据能够证明这类黑洞并不会造成地球被吞噬——最好的解释就是我们的地球还在!原因如下:宇宙射线的能量比大型强子对撞机能量高出好几个数量级,在过去的45亿年间很有可能有这类黑洞产生过——而我们还在这儿!
延伸阅读
想了解更多关于宇宙命运的资讯,请看我的回答:如果我们能够目睹宇宙的消亡,我们会看到什么?在这篇回答里我解释了所有黑洞蒸发后整个宇宙会发生什么的问题。
宇宙蒸发的过程在维基百科文章:霍金辐射中有详细描述。本回答引用了文章中的信息和方程做出如上猜测(主要使用了Wolfram|Alpha知识搜索引擎)。
参考资料
1.WJ百科全书
2.天文学名词
3. forbes-王皮鞋
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