黑洞的秘密(黑洞这么“贪吃”,最后会被“撑死”吗)
目前天文学家们已经发现的黑洞主要有两类。
一类是质量在几倍到几十倍太阳质量的黑洞,算是质量比较小的黑洞了,它们基本上都是大质量恒星演化到最后的结果。这种黑洞在每个星系里面都有,比如在银河系里就有很多,我本人还发现了其中一个特别重要的黑洞——GRO J1655-40,这个黑洞的质量在6-7倍太阳质量之间,它不是孤独存在的,而是和一个普通恒星组成了一个双星系统。天文学家们已经在银河系发现了几十个这个量级质量的黑洞,但是应该还有大量尚未被发现的。
另一类是差不多每一个星系中心都有的超大质量黑洞,它们的质量在百万到百亿倍太阳质量之间。我们的银河系中心就有一个质量是4百万倍的太阳质量的黑洞,属于这种黑洞中质量较小的。这些巨大的黑洞一开始是怎么产生的还不是很清楚,但是它们肯定是通过吞噬所在星系里面的物质长大的。
一些观测证据表明,应该还存在介于上述两种黑洞质量之间的黑洞,但是目前已有的证据还不是特别充分,所以也不是很清楚它们的来源。
上面提到的这些黑洞都是宏观黑洞,根据我们目前的理解,它们的未来只有一个方向:宏观黑洞会继续吞噬能够遇到的任何物质和能量,长得越来越大;然而在体积越来越大的同时,它们的平均密度会越来越小,也就是说它们会变得越来越虚胖。
1974年,物理学家史蒂芬·霍金提出了黑洞的辐射理论,即霍金辐射。根据这个理论,黑洞会通过霍金辐射损失一部分质量和能量。虽然霍金辐射会让它们“冒汗”,但是消耗的量远远比不上它们贪吃的量,所以也就根本无法减肥。
事实上,宇宙中的所有物质最后都可能落入到这些贪吃的黑洞的内部,到那时候,宇宙中就真的是漆黑一片了。
除了这些宏观黑洞之外,宇宙大爆炸的过程中也可能产生质量比较小的量子黑洞(质量通常比一座山小),这些黑洞就能够产生比较强烈的霍金辐射,使得黑洞的消耗大于其贪吃的量。当然前提是假设霍金辐射的理论是正确的。根据标准的霍金辐射理论,这些量子黑洞的辐射会导致黑洞质量减少的同时温度升高,辐射效率就更高,于是到最后就演变成质量非常小温度非常高,这就是一个爆炸。所以量子黑洞是自我毁灭的黑洞。