科学真相:1毫米黑洞是会迅速蒸发消失,还是能吃掉地球?
霍金理论发现,质量越小的黑洞温度越高,辐射越强,蒸发得越快,反之温度越低,辐射越小,蒸发越慢。根据公式计算,质量小于10吨的黑洞,蒸发时间只需10^-5秒,可视为瞬间蒸发;质量为1万吨的黑洞蒸发时间只需要1天;质量为1亿吨的黑洞蒸发时间需要28亿年。宇宙的年龄已经有138亿年,在这个时间段蒸发掉的黑洞,可以看作是不能永久稳定存在的黑洞。
随着黑洞质量的继续增加,蒸发时间就足以与宇宙寿命媲美了。按公式计算,质量为1.7亿吨的黑洞蒸发时间约为137.5亿年,与宇宙年龄相当,可以视为是否能稳定且永久存在的黑洞质量临界点。
随着质量的继续增加,其蒸发时间呈乘方数量级增加:一个质量为10亿吨的黑洞,蒸发时间需要2.8*10^12年,就是2.8万亿年;地球质量的黑洞,蒸发时间需要10^50年;太阳质量黑洞,蒸发时间需要10^67年。这些黑洞蒸发时间都远超宇宙年龄几个乃至几十个数量级,可视为稳定且永久存在的黑洞。
这种能够永久稳定存在的黑洞,其存在的主要形式当然就是吸积,也就是不断吞噬天体物质。这些黑洞别说吃掉地球,任何天体,再大的恒星,中子星都不在话下,一概通吃。
那么,1毫米黑洞质量有多大呢?
其实,黑洞实体本身是一个无体积奇点,并没有大小和尺寸。所谓大小主要是指其质量,以及与质量成正比在奇点周围形成的一个球形空间,这个球形空间叫史瓦西半径,球形空间与外界接触的边界叫事件视界。
计算史瓦西半径的公式为:R=2GM/c^2,即一个天体的史瓦西半径,等于2倍引力常数与质量的乘积,除以光速的平方。根据公式,我们可以计算出太阳的史瓦西半径约为3000米,地球的史瓦西半径不到9毫米。这个公式可以变通为:M=Rc^2/2G,即已知史瓦西半径,计算出黑洞的质量。
这样,1毫米黑洞的史瓦西半径为0.5毫米,根据公式可以计算出其质量约为3.3*10^23kg,也就是3.3万亿亿吨,约为地球质量的5.54%,与水星质量差不多。
这么大的一个黑洞蒸发时间需要多久呢?按上述公式计算,蒸发时间需要10^47年。也就是说这颗黑洞在宇宙中可以稳定永久存在。既然永久存在,黑洞又是宇宙中最极端的顶级尸骸,接近任何东西都要吸积,因此,如果来到地球,当然就会把地球吃掉了。
1毫米黑洞吸积很慢,完全吞噬地球需数百万至数十亿年。但黑洞一旦临近地球,人类以及地球上所有生命的末日就降临了,且无法逃脱。
黑洞接近地球早期,强大无比的引力潮汐力会拉断地壳,引发全球性顶级大地震及火山喷发,沿海城市被百米以上巨浪淹没,伴随辐射爆发、地质塌陷和物质喷流,地球环境将遭到彻底不可逆的破坏,地表生态在几小时内就被完全灭绝。
月球也将同时毁灭,被黑洞潮汐力拉扯成渣渣,与地球渣渣一起被黑洞吸掉。
黑洞吸积会在周围形成吸积盘,释放X射线γ射线等高能辐射,地球大气被剥离,很快被拉成“面条状”,地幔物质通过吸积盘螺旋落入黑洞,喷流形成,部分物质以近光速喷出,能量爆发接近超新星,亮度峰值可达太阳10亿倍以上。
吸积完成后,除了喷流和辐射损失的质量,这颗黑洞质量将增加到约地球大小。之后,如果这颗黑洞继续游走,会慢慢将太阳系都吃掉。
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