首页 > 时间简史 > 第17章 黑洞不是这么黑的(2)

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一个具有几倍太阳质量的黑洞只具有一千万分之一度的绝对温度。这比充满宇宙的微波辐射的温度(约莫2.7K)要低很多,以是这类黑洞的辐射比它接收的还要少。如果宇宙必定持续永久收缩下去,微波辐射的温度就会终究减小到比这黑洞的温度还低,它就开端丧失质量。

如许,即便我们还不能找到一个太初黑洞,大师相称遍及地同意,如果找到的话,它必须正在发射出大量的伽马射线和X射线。

黑洞辐射的存在仿佛意味着,引力坍缩不像我们曾经以为的那样是终究的、不成逆转的。如果一个航天员落到黑洞中去,黑洞的质量将增加,但是终究这分外质量的等效能量将会以辐射的情势回到宇宙中去。如许,此航天员在某种意义上被“再循环”了。但是,这是一种非常不幸的不朽,因为当航天员在黑洞里被扯开时,他的任何小我的时候的观点几近必定都达到了起点!乃至终究从黑洞辐射出来的粒子的种类,普通来讲都和构成这航天员的分歧:这航天员所遗留下来的独一特性是他的质量或能量。

遵循爱因斯坦方程E=mc2(E是能量,m是质量,c为光速),能量和质量成反比。是以,往黑洞去的负能量流减小它的质量。跟着黑洞丧失质量,它的事件视界面积变得更小,但是它发射出的辐射的熵过量地赔偿了黑洞的熵的减少,以是第二定律从未被违背过。

辐射出去的正能量会被落入黑洞的负能粒子流均衡。

即便对太初黑洞的寻求证明是否定的,看来能够会是如许,仍然给了我们关于极初期宇宙的首要信息。如果初期宇宙曾经是浑沌或不法则的,或者如果物质的压力曾经很低,能够预感到会产生比我们由观察伽马射线背景设下的极限更多很多的太初黑洞。只要当初期宇宙是非常光滑和均匀的,并有很高的压力,人们才气解释为何没有可观数量标太初黑洞。

因为太初黑洞是如此奇怪,仿佛不太能够存在一个近到我们能够将其当作一个伶仃的伽马射线源来察看的黑洞。但是因为引力会将太初黑洞往任何物体处拉近,以是它们在星系内里和四周应当会更稠密很多。固然伽马射线背景奉告我们,均匀每立方光年不成能有多于300个太初黑洞,但它并没有奉告我们,太初黑洞在我们星系中有多么遍及。比方讲,如果它们的密度比这个遍及100万倍,则分开我们比来的黑洞能够约莫在10亿千米远,或者约莫是已知的最远的行星――冥王星那么远。在这个间隔上去探测黑洞恒定的辐射,即便其功率为1万兆瓦,还是非常困难的。为了观察到一个太初黑洞,人们必须在公道的时候间隔里,比方一礼拜,从同方向检测到几个伽马射线量子。不然,它们仅能够是背景的一部分。因为伽马射线有非常高的频次,从普朗克量子道理得知,每一伽马射线量子都具有非常高的能量,如许乃至辐射1万兆瓦都不需求很多量子。而要观察到从冥王星这么远来的这些希少的粒子,需求一个比任何迄今已经制作的更大的伽马射线探测器。何况,因为伽马射线不能穿透大气层,此探测器必须安排到太空。

另有,黑洞的质量越小,其温度就越高。如许,跟着黑洞丧失质量,它的温度和发射率增加,因此它的质量丧失得更快。当黑洞的质量最后变得极小时会产生甚么,人们并不很清楚。但是最公道的猜想是,它终究将会在一次庞大的,相称于几百万颗氢弹爆炸的辐射暴中消逝殆尽。

但是,即便我们不能把握来自这些太初黑洞的辐射,我们观察到它们的机遇又如何呢?我们能够寻觅太初黑洞在其首要保存期里收回的伽马射线辐射。固然大部分黑洞在很远以外的处所,从它们来的辐射非常弱,但是从它们全部来的总辐射是能够检测获得的。我们确切察看到如许的一个伽马射线背景:察看到的强度随频次(每秒颠簸的次数)的窜改。但是,这个背景能够,并且大抵是由除了太初黑洞以外的过程产生的。如果每立方光年均匀有300个太初黑洞,它们所发射的伽马射线的强度应如何随频次窜改。是以能够说,伽马射线背景的观察并没给太初黑洞供应任何必定的证据。但它们明白奉告我们,在宇宙中均匀每立方光年不成能有多于300个太初黑洞。这个极限表白,太初黑洞最多只能构成宇宙中一百万分之一的物质。

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