黑洞蒸发完之后是什么?
黑洞形成主要由两种方式,一种是大质量恒星在燃料耗尽后,发生重力坍缩形成。这种黑洞由于受恒星本身质量的上限(约150倍太阳质量)和超新星爆发损失的大部分质量所影响,质量不会太大。第二种是在宇宙刚诞生时由于空间物质的密集和高压,大质量的星云甚至没有形成恒星就直接坍缩成了黑洞,这种黑洞的质量可以很大,也可以很小,甚至不受奥本海默极限的限制(可以小于三倍太阳质量)。
上过世纪70年代以前,科学家一直以为黑洞就是一个只吃不拉的貔貅,霍金改变了人们的这个观点。霍金创造性地将量子力学与广义相对论结合起来对黑洞进行研究发现,黑洞会蒸发质量。
由于海森堡不确定性原理,真空是不可能存在的,它会随机的产生许多粒子-反粒子对,产生的同时又湮灭了。在宏观上来看,并没有质量产生。但如果这对粒子出现在黑洞视界的表面,其中一个粒子可能会被黑洞吞噬。这样,另一个粒子就会被提升为有质量的粒子并逃逸掉。由于能量守恒,质量不可能无缘无故的产生,所以,逃掉的粒子的质量实际上是黑洞赋予的。这就是霍金辐射。
图:霍金辐射
霍金辐射十分的微弱,一个只有太阳质量的黑洞表面的温度都只有60纳开,远低于2.7开的宇宙背景辐射,所以,只要宇宙没冷却到低于60纳开的温度,它的质量就不会减小。这样,一个太阳质量的黑洞蒸发就需要10∧58年来蒸发0.0000001%的质量。但黑洞越小,表面温度越高,月球质量的黑洞表面温度与宇宙背景辐射差不多,所以它不会变大也不会变小;一个量子黑洞的温度可以高达上千万度,在它产生的瞬间就被蒸发完了。这就是一些质量较小的太初黑洞消失的原因。
被霍金辐射蒸发完的黑洞不会形成什么天体,就如同水被太阳烤干一样,什么都不会剩下。根据宇宙终结理论之一的热寂说,超大质量的黑洞的蒸发完毕也就意味宇宙的终结~差不多要10∧90年。所以,不用担心,人类应该在这之前早就灭绝了。