抱歉，斯蒂芬·霍金，但每个黑洞仍在增长，没有衰减

黑洞是我们宇宙中最极端的物体。黑洞平日是由大质量恒星的灭亡后形成，大量的质量集中在如斯小的体积里，以至于在黑洞四周的某个空间区域内，任何器材都无法逃脱它的引力。在黑洞的视界内，甚至连光自己都无法从黑洞中逃逸出来。 （原文来自www.jj00.com）

（原文来自久久自媒体）

图注：黑洞的视界是一个球形或球状区域，任何器材，甚至光，都不克从中逃逸出来。但在视界之外，黑洞估计会发出辐射。霍金1974年的工作是第一次证实这一点，这能够说是他最伟大的科学成就。

但这并不料味着黑洞将永远存在；相反，因为霍金辐射现象，黑洞会慢慢衰变。在视界之外的空间曲率越强，黑洞衰减越快。基于我们宇宙中存在的黑洞，你或者会想，究竟有几多黑洞差不多已经衰变没了，，或有几多黑洞正在衰变。时隔138亿年，令人诧异的谜底是零。

（原文来自www.jj00.com）

图注：对于非扭转的孤立黑洞，黑洞的质量是视界半径的独一决意身分。对于太阳质量约为1的黑洞，其视界半径约为3公里。

据我们所知，宇宙最初缔造黑洞的体式只有三种。这三种缔造黑洞体式如下：

一颗超新星，一颗大质量恒星耗尽其焦点的燃料，然后在自身引力感化下坍塌，若是焦点的质量充沛高，就会形成黑洞，两个恒星残存物的归并，如两个中子星，归并物体的总质量跨越某一阈值，或直接崩塌，在那边一个大而浓密的物质团自引力跨越一个临界阈值，把一个气体云或一个大质量恒星直接酿成一个黑洞，没有中央的大灾难。

众所周知，所有这三种情形都邑发生，并敷陈我们宇宙中存在哪些类型的黑洞。

图注：除了由超新星和中子星归并形成外，黑洞还应有或者经由直接坍塌而形成。如斯处所示的模拟表明，在准确的前提下，宇宙的早期或者会形成100,000至1,000,000太阳质量的种子黑洞。

黑洞的低端阈值似乎在2.5太阳质量四周。若是天体质量低于该阈值，则个体超新星或归并只会导致形成中子星；单个粒子发生的压力充沛壮大，足以撑持该物体以防止引力坍塌。然则，若是天体跨越了中子星的最大质量（若是它不扭转，则其质量为2.5太阳质量，对于最快扭转的中子星，其质量不跨越2.75太阳质量），该天体将弗成避免地形成黑洞。

但也很轻易形成更大、更重的黑洞。更多的大质量恒星发生更多的大质量黑洞。黑洞归并在一路，接收并吸积物质和能量。任何穿过视界的物体都邑被加到它的总质量中。到今朝为止，黑洞的质量已经达到了太阳质量的数百亿倍，并发现了大量的如许黑洞。

图注：OJ287的一个耀斑期的X射线和射电复合物。你在两个视图中看到的“轨道轨迹”暗示了次黑洞的活动。这个系统是一个双星超大质量系统，个中一个分量约为180亿太阳质量，另一个分量约为1.5亿太阳质量。如今在很多系统中发现了太阳质量跨越100亿的黑洞。它们不常见，但的确大量存在。

每个黑洞四周都有一个视界：一个任何器材，甚至光，都无法逃逸的区域。任何越过视界界限的物体，不管它有没有质量，最终都邑碰到黑洞的中心奇点，从而增加黑洞的总能量。然而，若是黑洞的质量或能量增加，那么视界的物理尺寸也会增加。

这是关于所有黑洞的一个玄奥的事实：它们拥有的质量（或能量）越多，其视界的物理尺寸就越大。质量加倍，视界半径加倍。一个60亿太阳质量的黑洞的事件视界比一个只有6个太阳质量的黑洞大10亿倍。实际上，之所以可以直接对黑洞的事件视界成像，是因为我们正好有一个伟大的超大质量黑洞位于5000万光年之外。

图注：视界千里镜（EventHorizonTelescope）的第一个发布的图像实现了22.5微秒的差别率，使阵列可以解析M87中心黑洞的事件视界。单盘千里镜的直径必需达到12,000km，才能实现沟通的清楚度。请注重4月5/6日图像和4月10/11日图像之间的外观有所分歧，这表明黑洞四周的特征随时间转变。这有助于证实同步分歧观测值的主要性，而不光仅是时间平均。

但黑洞更为深远的是，它们络续地发出辐射，导致它们慢慢地失去质量并蒸发。其根基道理是，即使在完全空的空间中，即使没有物质或能量存在，量子场也老是存在。事实上，我们在这个宇宙中拥有根基力和互相感化，这意味着支配它们的范畴无处不在。“空空间”（或真空状况）解决方案是许可这些场拥有的最低能量状况。

然则所有这些较量都是在平展、无扭曲的空间中完成的。若是空间是扭曲的，稀奇是若是扭曲得非常强烈（例如在黑洞的事件视界四周），则场的最低能量状况将分歧于平面空间解决方案。经由较量扭曲空间（接近黑洞）和平展空间（远离黑洞）之间的那些主要差别来发现霍金辐射。

图注：当一颗恒星接近一个超大质量的黑洞时，它进入一个区域，该区域的空间扭曲得更严重，是以，它发出的光具有更大的潜能。量子真空是空空间自己的一个特征，它在扭曲空间（接近黑洞）和平展空间（远离它）之间有所分歧。

我们从霍金辐射中学到的器材非常主要。它敷陈我们：

辐射量有多大，质量/能量损失率是几多，这取决于黑洞的总质量和视界的巨细，黑洞辐射的温度是几多。

这或者是一个违反直觉的究竟，但因为较大、质量更大的黑洞具有更大的视界，霍金辐射的速度对于质量最低的黑洞来说是最快、能量最高的。换句话说，最小、质量最低的黑洞是蒸发最快的黑洞。若是我们想知道最快的黑洞衰变的速度，我们需要看看我们能发生的最小质量黑洞：2.5个太阳质量。

图注：2019年4月25日发生了两个中子星归并形成黑洞。

当然，这些黑洞不光仅是孤登时存在于宇宙的其他处所。它们和其他任何器材一般，都有或者遭碰到皮相的一切：恒星、行星、气体、尘埃、等离子体、天体、暗物质、辐射等等。即使你想象到了最极端的情形——星系间空间深处的一个黑洞，其四周没有物质，它仍将有两个首要源与之抗衡辐射：星光和大爆炸的残存辉光。

宇宙中大约有万亿个星系，平均每个星系包含数千亿颗恒星，以星光的形式在宇宙中加快的总能量是伟大的：每立方米空间大约有800万电子伏特的能量。然则大爆炸的余辉——宇宙微波配景，其发生的能量比这还要大30倍。

图注：黑洞以接收物质和拥有一个任何器材都逃不掉的视界而著名。然而，即使你将一个黑洞完全与宇宙中的其他物质隔脱离来，它仍然会碰到贯穿整个空间的辐射：来自宇宙微波配景和来自星光的辐射。

这意味着，我们必需对照两种速度，才能知道黑洞是在跟着时间的推移而自动衰变（失去的能量大于获得的能量）照样在增进（获得的能量大于失去的能量）。宇宙能发生的最小质量黑洞所发射的霍金辐射是质量和能量的最大损失率，而黑洞从星光和宇宙微波配景接收的能量是质量和能量的最小增益率。

那么，当我们做这些较量时会获得什么呢？

对于霍金辐射，这个质量最低的黑洞（2.5个太阳质量）应该在25纳米开尔文的温度下辐射，每秒发射大约10^(-29)焦耳的能量。对于星光加上宇宙微波配景，统一个黑洞（与一个2.5太阳质量的黑洞巨细沟通）每秒接收大约800焦耳的能量。

图注：所有无质量粒子都以光速活动，但光子的分歧能量转化为分歧的波长巨细。宇宙微波配景中单个光子的能量，比我们宇宙中任何一个真实黑洞在一秒钟内所发出的霍金辐射都含有更多的能量。

换言之，它甚至都不接近。来自宇宙微波配景的单个光子平均携带的能量，是真实黑洞每秒发射的霍金辐射的100万倍。假设一个2.5太阳质量的黑洞每秒接收1025个光子，很显着宇宙中的每个黑洞都在增进，而不是衰变。若是想让黑洞更快地衰变，你有两个选择：

你能够降低它的质量，或许你能够等。

若是有一个黑洞，它的质量只有水星的质量，它的霍金辐射率将充沛大，足以均衡接收的辐射，但最小的黑洞的质量仍然是水星的1400万倍。若是比及宇宙降生到大约1020年，来自接收的星光和宇宙微波配景辐射的能量将最终下降到霍金辐射所发射的能量以下，但这要比及宇宙是如今的100亿倍时才会发生。

图注：黑洞的模拟衰变不光会发生辐射，并且会导致维持大多数物体不乱的中心轨道质量的衰变。然而，一旦黑洞的衰变率跨越了增进率，它将真正起头衰变。对于我们宇宙中的黑洞来说，只有当宇宙的岁数是如今的100亿倍时才会显现。

​宇宙中存在的每一个黑洞都应该发出霍金辐射，若是充沛长的时间，所有这些黑洞最终都邑衰变，这一点仍然是准确的。然则到今朝为止，在我们的宇宙中，基于实际存在的黑洞，甚至没有一个黑敞开始有意义地衰变。来自星光和大爆炸遗留下来的辐射的数量和能量，确保了黑洞接收和增进的速度要比霍金辐射它所损失的能量快得多。

尽管自霍金首次发现黑洞的确发出辐射以及发出的辐射看起来已经由去了45年多，但对于我们来说，它实在是太微弱和稀少，以至于无法检测到它。除非有一个质量很低的黑洞，或许我们甘愿守候一个伟大的宇宙时间让宇宙冷却，不然我们永远看不到它。黑洞在增进，而不是衰变，这就是天体物理学敷陈我们切实的原因。