黑洞生长速度比蒸发更快？增长至极限值后辐射衰减

　　当黑洞质量和半径收缩，霍金辐射将逐渐增强，一旦衰减辐射超过生长速度，黑洞的温度和能量将快速衰减

　　北京时间8月24日消息，据国外媒体报道，黑洞生长速度比蒸发速度更快吗？黑洞是已知宇宙中最大质量的单个天体，其质量是太阳质量的数百万倍，甚至数十亿倍，它们形成于超质量恒星及其残骸物质崩溃过程。任何跨越黑洞事件视界的物质将注定到达中央奇点，逐渐增大黑洞质量。但由于结合广义相对论，该理论告诉我们太空会被质量弯曲，同时，量子场理论告诉我们真空的自然运行属性，我们知道黑洞不会永远地保持稳定，而是逐渐衰变。
　　为什么黑洞生长速度不会超过其辐射蒸发速度？如果粒子对在太空任何区域喷发，其中包括黑洞内部的事件视界，同时，并不是所有粒子不久会湮灭消失，为什么黑洞不会因为未湮灭幸存粒子而缓慢膨胀呢？这里存在一个人们理解误区，的确，真空是一个非常有趣的区域，在许多方面，它一点儿也不空。当然你可以想象所有物质、所有辐射、所有能量，甚至所有完全脱离太空区域的弯曲事件，直至它们都完全脱离空间，接近于宇宙的“一无所有”状态。然而，即使是这样，真空的零点能量也不是完全是零状态，即使你移除任何事物，我们仍认为粒子-反粒子对可以“时进时出”。

　　黑洞并非太空中隔离天体，而是存在于宇宙、星系和恒星系统的物质和能量之间，它们会加速生长，当黑洞质量达到一个极限值，之后依据“霍金辐射”理论，会快速毁灭物质和能量，最终黑洞消失。

　　40年多前，英国著名物理学家史蒂芬-霍金提出了所谓的“霍金辐射”理论，即黑洞因为辐射而逐渐萎缩变小直至消失。目前，在可视化研究中，将一个黑洞“放置”在空间中，研究人员会发现粒子-反粒子对可能出现的3种存在方式：一是粒子-反粒子对出现在黑洞外部，并在黑洞外部进行再湮灭；二是粒子-反粒子对在黑洞事件视界中存在，然后再湮灭；三是粒子-反粒子对都出现在黑洞外部，但是一种落入黑洞，而一种逃逸黑洞。
　　这种推测的确过于简单化，但这是最简单清晰的可视化推测之一，能够正确地定性量化分析，即使该理论未精确地描述霍金辐射理论起源，或者它的能量频谱是什么。在现实中，你所得到的是黑体辐射的频谱——主要是极低能量的光子，这与黑洞事件视界的大小有关，较小黑洞辐射速度更快。
　　你必须意识到这些“配对粒子”从物理上并不存在，它们仅是一种计算工具而已。成对粒子进入黑洞内部，不会增加黑洞自身质量，因为其总能量始终不变。毕竟粒子-反粒子对的能量来自于周围空间，但如果你拥有源自太空外部的能量，并且这种能量是从黑洞释放的真实辐射，那么该能量一定源自黑洞，使黑洞逐渐减少质量。这就是霍金辐射理论的真实内容，并能证实为什么黑洞最终会衰退。
　　我们可以量化衰退速度和辐射温度，从而发现黑洞以非常慢的速度损失质量，对于一个拥有太阳质量的黑洞，它当前的霍金辐射温度为62纳米开氏度，那么这个黑洞将需要10^67年蒸发消失；在银河系中心辐射温度为15飞姆托开氏度（千万亿分之一开氏度），那么银河系中心黑洞需要10^87年蒸发消失；研究人员推测宇宙最大的黑洞需要10^100年蒸发消失！然而在这一过程中，黑洞也会吸入许多物质。
　　其它恒星物质，宇宙灰尘、星际物质、气体云，甚至宇宙大爆炸残留的辐射物质和中微子，都会增加黑洞质量。介入暗物质将与黑洞发生碰撞，增加其质量。黑洞等量辐射远低于黑洞吸收物质很多数量级，但是黑洞吸收物质存在一个限制等级。

　　黑洞事件视界是一个球体或者球状区域，这里任何物质，甚至光线都无法逃逸。但在黑洞事件视界外部，科学家预测黑洞会喷射辐射物质

　　随着时间的推移，宇宙坍塌物质将进入星际介质，引力分解将驱使物质分离。这可能需要大约10^20年，相当于当代宇宙的100亿年时间，该物质吸收速度远低于霍金辐射速度，但它最终是会发生的。一旦它发生，黑洞就会开始衰退，我们知道宇宙中每个黑洞仍在不断地生长，但是这一增长将达到一个最大值，之后霍金辐射理论将获得“最后胜利”。
　　当黑洞质量增至一个极限值，将开始缓慢地辐射，随着时间推移，霍金辐射逐渐增强，特别是黑洞的质量开始明显收缩的时候，一旦形成一个奇点，黑洞质量将快速损耗，直到质量趋于零。然而，当黑洞生命的最后一刻，将释放大量特殊能量，当黑洞质量降至228吨时，这就是一个准确的生命弥留信号。
　　总体来讲，黑洞将在数十亿年时间里不断地生长，再生长，之后它们衰减速度将大于生长速度，即使宇宙中最大质量的黑洞也会最终蒸发消失，霍金辐射是宇宙中每个黑洞不可避免的命运预言。（叶倾城）