太初黑洞

太初黑洞

太初黑洞(Primordial black hole又稱原生黑洞或者是強黑洞)是科學家們提出的一種假說中的黑洞。他們認為在宇宙大爆炸時,其異乎尋常的力量把一些物質擠壓得非常緊密,形成了“太初黑洞”。這種另類黑洞並不是由恆星坍塌而形成的。理論上,原生黑洞比起普通黑洞可以更小,甚至小到肉眼無法辨別的大小。例如存在體積只有原子大小,質量卻相當於一座山(大於10億噸)的太初黑洞。

基本信息

簡介

形成

當一顆質量相當大的星體之核能耗盡(超新星爆發)後,殘骸質量比太陽質量高3倍的恆星核心會演化成黑洞(若中子星有伴星,而中子星吸收足夠伴星的物質,也能演化成黑洞)。在黑洞內,沒有任何向外力能維持與重力平衡,因此,核心會一直塌縮下去,形成黑洞。當物質掉進了事界,縱使以光速計算,也不能再走出來。
愛因斯坦以幾何角度把黑洞解釋為空間扭曲的洞,物質隨空間而行,如果空間本身就是洞,是沒有物質可逃出的。

宇宙大爆炸

根據宇宙大爆炸在最初的幾分鐘之後,大爆炸的壓力和溫度非常高。在這種情況下簡單的物質密度的波動可能導致局部地區的密度變大,足以創造黑洞。儘管大部分地區高密度擠壓會很快分散於宇宙的膨脹。太初黑洞是很穩定的,所以理論上是可以保持至今。對於那些較小質量的太初黑洞,科學家認為有可能與暗物質有關,以此來解釋暗物質的一些問題。

檢測存在性

太初黑洞太初黑洞
第一個方法,利用霍金輻射。史蒂芬·霍金在1974年,他認為在我們的銀河系暈的部分,存在著大量那種較小的太初黑洞。在所有的黑洞理論中,霍金輻射率與質量成反比。因為這個放射過程逐漸地降低黑洞的質量。很小質量的黑洞在其過程中,會出現一種類似於高壓放氣一樣,大量輻射爆發的最後階段。這個相當於一個氫彈產生數百萬噸的爆發力。在當前的宇宙年齡下,即使一個普通黑洞(約3太陽質量)也不會失去所有的質量(即使沒有任何物質的進入)。然而,由於太初黑洞並非由恆星核心崩潰形成,他們可以是任意大小。一個太初黑洞,其質量約1011公斤的話,那么它的一生大約等於當前的宇宙年齡。如果這樣足夠數量的低質量黑洞被創建在的宇宙大爆炸時期呢?那么我們應該能夠看到一些相對接近我們在我們銀河系星系裡的黑洞爆炸和毀滅。美國國家航空航天局的費米伽馬射線太空望遠鏡衛星,2008年6月推出,搜尋那些太初黑洞的蛛絲馬跡。當然,如果理論的霍金輻射並不實際存在,這樣的太初黑洞被證明將會變得非常困難。如果可能,或許當前的太空探測其規模小範圍小所以尚未被發現吧。有人建出一個假設,如果有這樣一個微小型的太初黑洞越過地球會產生可檢測的信號。因為它的小直徑、大質量比核子和相對較高的速度,很容易被檢測到。這樣的太初黑洞只是過境地球幾乎暢通無阻的。
另一種方法,通過觀察恆星表面的變化。如果小型太初黑洞穿過一顆恆星。它的密度會導致可觀察到的振動。還有一些中等行星軌跡也會一定的受到影響但未被吞噬。證明小型太初黑洞的存在就能證明太初黑洞的存在。因為在當前的宇宙環境下,無法形成質量很小的黑洞。、

影響

太初黑洞的毀滅已經被認為是伽馬射線爆發,一個可能的解釋。還有太初黑洞的一系列問題已經被認為是一個解決包括暗物質在內的問題的方案,宇宙疇壁問題和宇宙單極問題(單極子宇宙)。因為一個太初黑洞並不一定要小(可以是任意大小)。太初黑洞也可能導致了後來星系的形成。
即使它們不解決這些問題,低數量的太初黑洞(在2010年,只有兩個中等質量黑洞被證實)宇宙學家通過光譜波動進行證實。

弦理論

廣義相對論預測最小的太初黑洞已經消失了,但如果有一個第四維空間——預言弦理論——它將如何影響重力作用於小尺度和減緩“蒸發”。這可能意味著有幾千的黑洞在我們的星系。為了測試這個理論,美國國家航空航天局在2008年6月11日,使用費米伽馬射線太空望遠鏡,在提出了在軌道上進行觀測。如果他們遵守特定的小干擾模式內伽馬射線爆發,它可能是第一個間接證據。
類型
角動量 電荷 史瓦西 虛構




尺度 微型 極值 恆星的 中介質量 超大質量 類星體


形成 恆星演化 緻密星 坍縮 托爾曼-奧本海默-沃爾科夫極限 奇異 原生黑洞 夸克 先子 Q 白矮星 超新星 極超新星
性質 熱力學 邦迪吸積 史瓦西半徑 Spaghettification M-sigma relation 重力透鏡 事件視界 準周期振動 光子層 能層 霍金輻射 彭羅斯過程
模型 引力奇點 裸奇點 太初黑洞
環奇點
重力星 伊米爾齊參數 暗星 M理論範例 暗能量星 球形閃電 黑星 蟲洞 磁層永坍縮體 模糊球 白洞
爭論問題 全像原理 無毛定理 黑洞佯謬 宇宙監察 交替模型




度規 史瓦西 克爾 萊斯納-諾德斯特洛姆 克爾-紐曼




列表 列表 黑洞物理學年表 羅西X射線計時探測器 超緻密恆星系統




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