黑洞是黑体？黑洞会向外辐射能量？

是丫丫呀1年前 (2023-12-21)阅读数 5#综合百科

可以参考霍金辐射理论。

下面昰维基百科的解释：

黑洞是一个万有引力极大的地方，它周围的物质会被重力拉进去。以古典力学上来说，它的引力超强，甚至电磁辐射波也无法逃脱。目前虽尚未了解如何统一重力与量子力学，但远离黑洞之处的重力效应却微弱到依然可以使计算结果符合弯曲时空的量子场论框架。霍金表示量子效应允许黑洞发射精确的黑体辐射。这电磁辐射仿佛被一个温度和黑洞的质量成反比的黑体发出。

举例来说，一太阳质量的黑洞的温度仅有60nK；事实上，黑洞会吸收比自身发射要多得多的宇宙微波背景辐射。一个质量为4.5?×?1022?kg的黑洞（与月球质量相近）的温度会保持在2.7K，并吸收与其发射数量相等的辐射。更小的原始黑洞（primordial black holes）则会散发比自身吸收更多的辐射，因此逐渐失去质量。

在没有霍金辐射的概念以前，物理界有一个难题，就是如果把有很多熵的东西丢进黑洞里，那岂不是把那些熵给消灭掉了吗？但是熵在宇宙里是永增不减的，因此这代表黑洞应该也有很多熵，而有熵的任何东西都会释放黑体辐射，因此黑洞也会释放黑体辐射？但释放的机制又如何？霍金辐射就解释了黑洞释放黑体辐射的机制。根据海森堡测不准原理，在真空中会瞬间凭空且自然地产生许多粒子-反粒子（虚粒子）对，并且在极短的时间内成对湮灭，在宏观上没有质量产生，如果一个粒子对在黑洞附近形成，由于黑洞的引力场很强，导致配对诞生的正反粒子被扯开，有可能有一个跌入事件视界，而另一个没有，从而被黑洞的引力提升成实粒子。但这样就违反了能量守恒定律，所以另一个粒子的质量一定是从黑洞本身的质量而来——这就是黑洞释放辐射的一个简化解释。

基本上，大质量的黑洞可存活比较久一些。一般恒星死亡产生的黑洞可以活1066年，而星系黑洞则可以活1090年，这样也可以说明为什么我们无法观测到宇宙诞生时所产生的微黑洞，因为它们已经蒸发殆尽。

不是

“黑洞”很容易让人望文生义地想象成一个“大黑窟窿”，其实不然。所谓“黑洞”，就是这样一种天体：它的引力场是如此之强，就连光也不能逃脱出来。

根据广义相对论，引力场将使时空弯曲。当恒星的体积很大时，它的引力场对时空几乎没什么影响，从恒星表面上某一点发的光可以朝任何方向沿直线射出。而恒星的半径越小，它对周围的时空弯曲作用就越大，朝某些角度发出的光就将沿弯曲空间返回恒星表面。

等恒星的半径小到一特定值（天文学上叫“史瓦西半径”）时，就连垂直表面发射的光都被捕获了。到这时，恒星就变成了黑洞。说它“黑”，是指它就像宇宙中的无底洞，任何物质一旦掉进去，“似乎”就再不能逃出。实际上黑洞真正是“隐形”的，等一会儿我们会讲到。

那么，黑洞是怎样形成的呢？其实，跟白矮星和中子星一样，黑洞很可能也是由恒星演化而来的。

我们曾经比较详细地介绍了白矮星和中子星形成的过程。当一颗恒星衰老时，它的热核反应已经耗尽了中心的燃料（氢），由中心产生的能量已经不多了。这样，它再也没有足够的力量来承担起外壳巨大的重量。所以在外壳的重压之下，核心开始坍缩，直到最后形成体积小、密度大的星体，重新有能力与压力平衡。

质量小一些的恒星主要演化成白矮星，质量比较大的恒星则有可能形成中子星。而根据科学家的计算，中子星的总质量不能大于三倍太阳的质量。如果超过了这个值，那么将再没有什么力能与自身重力相抗衡了，从而引发另一次大坍缩。

这次，根据科学家的猜想，物质将不可阻挡地向着中心点进军，直至成为一个体积趋于零、密度趋向无限大的“点”。而当它的半径一旦收缩到一定程度(史瓦西半径)，正象我们上面介绍的那样，巨大的引力就使得即使光也无法向外射出，从而切断了恒星与外界的一切联系——“黑洞”诞生了。

与别的天体相比，黑洞是显得太特殊了。例如，黑洞有“隐身术”，人们无法直接观察到它，连科学家都只能对它内部结构提出各种猜想。那么，黑洞是怎么把自己隐藏起来的呢？答案就是——弯曲的空间。我们都知道，光是沿直线传播的。这是一个最基本的常识。可是根据广义相对论，空间会在引力场作用下弯曲。这时候，光虽然仍然沿任意两点间的最短距离传播，但走的已经不是直线，而是曲线。形象地讲，好像光本来是要走直线的，只不过强大的引力把它拉得偏离了原来的方向。

在地球上，由于引力场作用很小，这种弯曲是微乎其微的。而在黑洞周围，空间的这种变形非常大。这样，即使是被黑洞挡着的恒星发出的光，虽然有一部分会落入黑洞中消失，可另一部分光线会通过弯曲的空间中绕过黑洞而到达地球。所以，我们可以毫不费力地观察到黑洞背面的星空，就像黑洞不存在一样，这就是黑洞的隐身术。

更有趣的是，有些恒星不仅是朝着地球发出的光能直接到达地球，它朝其它方向发射的光也可能被附近的黑洞的强引力折射而能到达地球。这样我们不仅能看见这颗恒星的“脸”，还同时看到它的侧面、甚至后背！

“黑洞”无疑是本世纪最具有挑战性、也最让人激动的天文学说之一。许多科学家正在为揭开它的神秘面纱而辛勤工作着，新的理论也不断地提出。不过，这些当代天体物理学的最新成果不是在这里三言两语能说清楚的。有兴趣的朋友可以去参考专门的论著。

任何物体都具有不断辐射、吸收、发射电磁波的本领。辐射出去的电磁波在各个波段是不同的，也就是具有一定的谱分布。这种谱分布与物体本身的特性及其温度有关，因而被称之为热辐射。为了研究不依赖于物质具体物性的热辐射规律，物理学家们定义了一种理想物体——黑体(black body)，以此作为热辐射研究的标准物体。

所谓黑体是指入射的电磁波全部被吸收，既没有反射，也没有透射( 当然黑体仍然要向外辐射)。显然自然界不存在真正的黑体，但许多地物是较好的黑体近似( 在某些波段上)。

基尔霍夫辐射定律(Kirchhoff)，在热平衡状态的物体所辐射的能量与吸收的能量之比与物体本身物性无关,只与波长和温度有关。按照基尔霍夫辐射定律，在一定温度下，黑体必然是辐射本领最大的物体，可叫作完全辐射体。