黑洞爆炸吗？

By Paul Sutter

2022/9/21

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黑洞以几种方式兴隆。

在这幅图中，位于中心的超大质量黑洞被叫一个吸积盘的流到黑洞上的物质包围。. (Image credit: NASA/JPL-Caltech)

黑洞是宇宙真空清洁器------大质量的天体如此大以致光甚至不能逃脱它们。

大多数人想象黑洞不做任何事而只坐在那里并吞噬气体或尘埃的浪荡片片。

但黑洞实际上有更有趣的内部生活吗？例如，它们可能爆炸吗？如果一个爆炸是一个巨大能量的突然、短暂的释放，那么答案是不可否认的肯定。它的最佳部分是它们能以几种有趣的方式爆炸，要么通过引爆自身要么它们附近的环境。

有一种其中黑洞能爆炸的方式。这背后的过程被相关到黑洞并不是完全的黑的事实，这被著名的天体物理学家史蒂芬·霍金在1976年发现。

俄亥俄州立大学的物理学家萨米尔·马图尔在一封电子邮件中告诉《生活科学》杂志，“在经典物理学中，没有什么能从洞出来，但霍金发现了以量子力学，这个洞通过发射低能量辐射慢慢地将它的能量漏掉到无穷；这被称为霍金辐射”

只要一个黑洞没有正在吸入新物质，它将随它发射霍金辐射慢慢丧失质量。然而，霍金辐射被缓慢的发射。一个质量是太阳几倍的普通黑洞每年发射近似一个光子或光的包。以这个速度，典型的黑洞会要用10^100年来彻底的蒸发。

但霍金意识到了更小的黑洞远更快的蒸发。随一个黑洞变得越来越小，它发射越来越多的辐射。在它生命的最后时刻，黑洞发射如此多的辐射，如此快以至于它效果上行动像一个炸弹一样，释放一个高能辐射和粒子的洪流。

如果小黑洞（大约地球的尺寸）在极端早期的宇宙中形成，它们会要用几十亿年来蒸发，这意味着这些原始的黑洞如果它们存在，就在现在会在整个宇宙爆炸。

到目前为止，天文学家已经没有发现任何原始黑洞爆炸的证据，但它们可能就在那里。

超辐射

黑洞用另一种宇宙中别处没有任何地方发现的爆炸类型爆炸，由于它们旋转的事实。旋转黑洞------也以纪念第一次弄清楚了它们怎样工作的新西兰数学家罗伊·克尔被命名为克尔黑洞------围绕它们的事件地平线创造一个能层。一个能层是一个细长的空间区域，在那里没有任何东西能静止呆着。任何落向旋转黑洞的东西随粒子进入能层开始围绕它环绕。

围绕一个黑洞旋转的空时也能拉在光子上。如果有足够的光子，它们能彼此的反弹掉或任何浪荡的粒子。有时弹跳造成光子来逃离能层。但其他时候，反弹造成光子朝向黑洞更深下落，在那里它们获得能量。然后它们能再次被散射到一个更高的轨道，然后再下落下来。

随这个过程的每一次重复以及围绕黑洞的每一次旅行光子获得能量。这个过程被称为“超辐射”，如果光子最终破开自由，它将有一个与当它第一次开始了它的旅程时相比巨大量的能量。

如果有足够的光子参与这个过程，它们都能以难以置信的能量同时爆发出来，变成为所谓的一个“黑洞炸弹”。即便黑洞本身不爆炸，这种超辐射效应再次显示黑洞怎样强大的能影响它们的环境。

盘和喷流

这张照片是艺术家的当一颗恒星致命近的经过一个超大质量黑洞时发生的一个潮汐破坏事件的概念，该黑洞通过发射一个相对论射流反应。. (Image credit: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF)

黑洞造成爆炸最常见的方式不是通过它们自己的自我破坏，而是通过这个它们的压倒性引力的强大力量。超大质量黑洞位于星系的中心，有时物质的大块如恒星太近的经过。当这种情况发生时，恒星被潮汐效应撕成碎片，这个撕裂过程释放一个爆炸性的能量爆发。在地球上的天文学家能见证这种能量的释放为一种短暂而强烈的x射线和伽马射线辐射的耀斑。

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除了粉碎起恒星，这些巨大的黑洞频繁的收集恒定的围着它们在巨大的吸积盘中涡旋的物质群。吸积盘的温度达到10＾15度，使它们成为宇宙中最亮的天体------一个单一的发光盘能同时外照100多万个星系。

在它们的最强大，盘抡起电和磁场将一些围绕黑洞的盘物质溜进并以长、细的喷流的形式流出达数万光年。

虽然这些喷流技术上不被算作爆炸，但它们仍然是相当强烈的。

Originally published on Live Science.

https://www.livescience.com/can-a-black-hole-explode