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黑洞質量超過極限會不會產生質量更大的天體

白矮星和中子星的確有其質量上限,分別是是錢德拉塞卡極限(約太陽質量的1.44倍)和奧本海默上限(約太陽質量的3.2倍),但是目前沒有任何理論證明黑洞的質量有上限。目前觀測到最大質量的黑洞大約有太陽質量的400億倍。

黑洞質量超過極限會不會產生質量更大的天體

不過,黑洞會無止境的擴大下去嗎?答案是否定的。

黑洞通常是因為它們聚攏周圍的氣體產生輻射而被發現的,這一過程被稱為吸積。高溫氣體輻射熱能的效率會嚴重影響吸積流的幾何與動力學特性。已觀測到了輻射效率較高的薄盤以及輻射效率較低的厚盤。當吸積氣體接近中央黑洞時,它們產生的輻射對黑洞的自轉以是中央延展物質系統的流動。

黑洞質量超過極限會不會產生質量更大的天體

但是黑洞除了吸積物質之外,還通過霍金蒸發過程向外輻射粒子,這被稱為霍金輻射。

在「真空」的宇宙中,根據海森堡不確定性原理,會在瞬間憑空產生一對正反虛粒子,然後瞬間消失,以符合能量守恆。在黑洞視界之外也不例外。斯蒂芬·威廉·霍金推想,如果在黑洞外產生的虛粒子對,其中一個被吸引進去,而另一個逃逸的情況。如果是這樣,那個逃逸的粒子獲得了能量,也不需要跟其相反的粒子湮滅,可以逃逸到無限遠。在外界看就像黑洞發射粒子一樣。這個猜想中的輻射被命名為「霍金輻射」。由於它是向外帶去能量,所以它是吸收了一部分黑洞的能量,黑洞的質量也會漸漸變小,消失;它也向外帶去信息,所以不違反信息定律。

由於黑洞的密度極大,根據公式我們可以知道密度=質量/體積,為了讓黑洞密度無限大,而黑洞的質量不變,那就說明黑洞的體積要無限小,這樣才能成為黑洞。黑洞是由一些恆星「滅亡」後所形成的死星,它的質量極大,體積極小。但黑洞也有滅亡的那天,按照霍金的理論,在量子物理中,有一種名為「隧道效應」的現象,即一個粒子的場強分布雖然儘可能讓能量低的地方較強,但即使在能量相當高的地方,場強仍會有分布,對於黑洞的邊界來說,這就是一堵能量相當高的勢壘,但是粒子仍有可能出去。

霍金

霍金還證明,每個黑洞都有一定的溫度,而且溫度的高低與黑洞的質量成反比例。也就是說,大黑洞溫度低,蒸發也微弱;小黑洞的溫度高蒸發也強烈,類似劇烈的爆發。相當於一個太陽質量的黑洞,大約要1x10^66年才能蒸發殆盡;相當於一顆小行星質量的黑洞會在1x10-21秒內蒸發得乾乾淨淨。

霍金的理論是受靈感支配的思維的飛躍,他結合了廣義相對論和量子理論,他發現黑洞周圍的引力場釋放出能量,同時消耗黑洞的能量和質量。

黑洞質量超過極限會不會產生質量更大的天體

當黑洞的質量越來越小時,它的溫度會越來越高。這樣,當黑洞損失質量時,它的溫度和發射率增加,因而它的質量損失得更快。這種「霍金輻射」對大多數黑洞來說可以忽略不計,因為大黑洞輻射的比較慢,而小黑洞則以極高的速度輻射能量,直到黑洞的爆炸。

不過黑洞縮小的過程極其緩慢,已知的最大黑洞大概需要10的100次方年才能完全消失,這個時間太遙遠了,估計沒有人能看得到,因為宇宙屆時將會早就不適合生命存在了!

以上是我對問題「白矮星,中子星,黑洞是恆星死亡的產物,黑洞質量超過極限不會產生質量更大的天體嗎?」的回答,歡迎大家在評論中與我交流討論。

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