題:
當位於其中心的超大黑洞消失(蒸發)時,銀河的形狀會發生什麼變化?
Paran Bharali
2018-05-29 21:17:33 UTC
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銀河系中心是什麼?在本文中,據說銀河系中心存在一個超大質量黑洞。

在它的中心有一個2000-4000億顆恆星環繞,人眼無法察覺,並且無法直接測量,它的中心是一個超大質量的黑洞,稱為射手座A *,簡稱Sgr A *。銀河系呈螺旋狀,圍繞其中心旋轉,長而捲曲的手臂圍繞著略微鼓起的圓盤。它位於靠近太陽和地球中心的這些臂之一中。科學家估計,銀河系中心和Sgr A *距我們約25,000至28,000光年。整個銀河系大約有100,000光年。

我們每2.5億年圍繞中心旋轉一次。大概是由於BH旋轉。

當黑洞在我們的銀河系中死亡時,我們會被甩出公轉軌道嗎?

預計銀河的形狀會會改變嗎?會是一些不規則的形狀而不是球形嗎?

黑洞的蒸發非常緩慢,以至於只要附近有少量氣體,入水口就會超過蒸發量,並且質量會增加。
BHs將繼續吸收CMB和恆星輻射,即使它們清除了附近的氣體和灰塵,也將進一步增加其質量。
[來自維基百科的時間軸的相關部分](https://en.wikipedia.org/wiki/Future_of_an_expanding_universe#Black_Hole_Era)
這個問題幾乎是相同的:https://physics.stackexchange.com/questions/98186/what-would-happen-if-a-supermassive-blackhole-at-the-center-of-a-galaxy-evaporat
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@Acccumulation:我同意,但OP似乎在考慮周圍有恆星和正常星係時黑洞正在蒸發。我的觀點是,黑洞只有在該區域失去供料的區域之後才會蒸發。
@Acccumulation即使從*任何地方*(CMB,其他星系)發出的輻射也足夠強大,甚至超過了霍金輻射所造成的損失。記住,黑洞很漂亮,很黑。這是CMB前面的陰影(我們在X射線耀斑等中看到的來自其環境,而不是適當的孔)。
六 答案:
Florin Andrei
2018-05-29 22:45:35 UTC
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大概是因為BH旋轉。

否。由於其自身的總​​重力,該星係被保持為一個整體。黑洞只是其中的一小部分。基本上,BH無關緊要。

當黑洞在我們的銀河系中消失

BH可能是我們銀河系中剩下的最後一件事在最後。即使這樣,它仍然要花費相當長的時間才能蒸發。基本上,超大型BH的BH蒸發是您所能想到的最慢的過程。 。它的形狀更像是一個圓盤(具有一些不規則形狀和某些特徵,例如臂等)。

“對於非常大的BH,BH蒸發基本上是您能想像到的最慢的過程。”有幾個因素甚至比(預測的)質子衰減速率還要慢!
Mark Olson
2018-05-29 21:28:44 UTC
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答案:不多

銀河系的中心黑洞(BH)的質量約為500萬個太陽,而銀河系的質量為1000億至一萬億個太陽。因此,中心BH除了非常靠近中心外,幾乎與恆星軌道的動力學無關。

但是“黑洞消失”是什麼意思?您是說通過霍金輻射蒸發嗎? (這是我們知道的唯一可以消除BH的過程,它是如此之慢,以至於銀河系早已消失了很久,直到中心黑洞蒸發為止。)

不要忘記霍金輻射仍然是一個理論。沒有人真正看到過它。恕我直言,值得閱讀霍金(Hawking)在1975年發表的論文[黑洞產生粒子](https://projecteuclid.org/euclid.cmp/1103899181)。
@John Duffield:很好!考慮到所涉及的理論,它是如此合理,並且已經討論了太多,我們往往會忘記它尚未得到證明。
值得一讀Mark:https://arxiv.org/abs/physics/0501056
@John Duffield:看起來很有趣。但是請注意,他批評了BHs的熱力學解釋,而霍金輻射源於在GR環境中應用量子場論。如果我對問題的理解正確,原則上說,霍金輻射實際上並不需要BH,儘管很難想像它在其他任何地方都可以觀察到。霍金輻射被認為是對熱力學解釋/類比/隱喻/任何事物的支持,而不是其結果。
還有其他有趣的材料,例如https://arxiv.org/abs/gr-qc/0607137。我已經詳細研究了所有這一切。
如果我們能以某種方式測試其中的一些東西,那就太好了。
人們聲稱他們擁有,但是當您說https://www.nature.com/articles/nphys3863時,您會發現它是瀑布類比,這是錯誤的。愛因斯坦有充分理由拒絕了Gulstrand-Painlevé坐標-我們不生活在空間縮小的Chicken Little世界中。
請注意,任何聲稱霍金輻射理論存在缺陷的論文都沒有發表或引用過。實際上,作者沒有出版物,但是確實有另一篇關於arXiv的論文以“我們的宇宙可能是一個巨大的黑洞”開始。紅色的標誌!
@JohnDuffield請在以“ ____”開頭時使用“假設”而不是“理論”
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@wedstrom:會做。
為了公平起見,我只想指出約翰·杜菲爾德的觀點在主流物理學界是不被接受的。反對霍金的論文已經在arXiv上坐了13年之久,沒有發表。 《自然》雜誌的文章稱標題中沒有“模擬黑洞”,實際上沒有人聲稱曾測量過霍金輻射。最後,如果沒有霍金輻射,這將是“極其”令人驚訝的。我們當前的物理學理論必須進行根本性的改變。
@Javier 22:確實如此。重要的是要認識到從未觀察到霍金輻射,這可能是因為我們從未有能夠看到預測霍金輻射的儀器。人力資源也是對兩種在非極端情況下都經過充分檢驗的理論的預測。這是一個預測,但更安全。 (有點像發現泰勒-霍爾斯雙脈衝星之前的重力輻射。)
Joshua
2018-05-30 06:31:56 UTC
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絕對沒有剩餘。

據說恆星黑洞蒸發的時間超過了質子的半衰期。銀河黑洞還有多少。順便說一句,這個時間現在正在增加,因為目前僅從宇宙背景輻射中就已經出現了恆星黑洞。

在此之前,宇宙必須穿過黑洞和空白空間的中間階段。

我認為,CMB入侵至關重要。宇宙必須足夠老,以使背景比黑洞的霍金輻射還要冷,我們應該考慮到那時銀河將是什麼樣。此外,銀河系必須足夠暗,以使黑洞周圍的鑽頭的霍金輻射更冷,這可以告訴您它的外觀。 *然後*黑洞*開始*蒸發。這只是熱力學,而黑洞的大小*非常*冷。
我認為,因為霍金輻射是如此之小,所以即使我們忽略CMB,只要周圍有任何輻射源,淨輻射通量就會向內移動,黑洞就會增大。現在,如果我們以此為樂,認為宇宙已經足夠老,只剩下黑洞了;如果我們假設某些黑洞仍然在彼此的事件視界之內,那麼它們在某一時刻是否不會處於熱力學平衡狀態,即交換相等相互之間有多少輻射?
*如果*質子衰變,即-我們所知道的是,如果質子衰變,則半衰期必須非常長。當然,假設沒有其他過程最終會“破壞”黑洞。
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@Luaan是的。 [儘管我們的本地人受到重力的束縛](http://astronomy.swin.edu.au/cosmos/L/Local+Group),以使射手座A *不會孤單,直到所有黑洞都落入最後一個左手。 [最新研究表明](https://www.nature.com/articles/nature25029)射手座A *本身已經有成千上萬個黑洞的半影。
Peter - Reinstate Monica
2018-05-31 04:51:39 UTC
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只要任何輻射源(如其他星系)都在可見範圍內,宏觀的黑洞就不會縮小。霍金輻射非常微弱。黑洞被稱為黑洞是有原因的。實際上,對於比月球重的黑洞,僅宇宙微波背景輻射就已經超過了霍金輻射。這只是溫度的函數:宇宙背景的溫度為2.72 K-為了發射比其吸收的輻射更多的輻射,黑洞必須更熱,其質量要小於月亮的質量。太陽質量黑洞的溫度為6E-8 K數量級。這就是說,即使缺少任何可以吸收和吸收任何特定輻射源的物質,一個巨大的黑洞仍然會增長而不是縮小。

在射手座A *的情況下,還有很多物質和輻射如果保持足夠長的時間不受干擾,我們的星系最終會掉入黑洞。最終產生的超級duper巨大黑洞將是超級duper寒冷(大約E-19K,給定或占據幾個數量級),並且甚至可以長時間從越來越冷的微波背景中獲取食物。只有當一切都被事件視域吸收或消失時,它才可能開始收縮。而且由於天氣非常冷,它會非常緩慢地收縮。

不過,其他事件很可能會在這種蒸發之前發生。 本文描述了在不遠的將來(例如1000億年),宇宙的加速擴張將使我們陷入當地集團引力束縛的島嶼上,因為其他一切都“擴張了”。

在某個時候,這個島上的黑洞將吸收周圍的所有物質,直到只剩下軌道上的黑洞為止。由於它們通過重力波失去動能,因此它們最終將彼此陷入。最終方案是一個巨大的黑洞,其旋轉速度非常快(使溫度估算更加困難)。可以想像,在此過程中的某個時刻,背景輻射將比黑洞更冷,從而最終,越來越大的黑洞實際上開始蒸發。但是,非常非常慢。

這是否可以描述另一個宇宙的誕生?顯然,其質量小於我們“當前”宇宙的質量,後者可能以同樣的方式“誕生”了-例如來自較早宇宙的引力島,等等。
@BobJarvis兼容。李·斯莫林(Lee Smolin)在他的著作[*《宇宙的生活》](https://en.wikipedia.org/wiki/The_Life_of_the_Cosmos)中闡述並推廣了約翰·惠勒(John Wheeler)和布萊斯·德威特(Bryce DeWitt)的想法。基本概念是一個多元宇宙,其多元的宇宙種群隨著“時間”而演化:一些複製,一些裝備不完善的死亡,或者至少不復制。繁殖是通過黑洞進行的。任何自然定律(尤其是各種力量的力量)使得物質不凝結成黑洞的宇宙都是進化的死胡同。 (Ctd。)
...這個優雅的論據提供了我們為什么生活在像我們這樣的宇宙中的基本原理:這是能夠產生黑洞並因此繁殖的進化系的後代。該論點將人類原則擴展為“普遍”原則:我們觀察到的宇宙之所以存在,不僅因為它支持智慧生活,還因為它支持宇宙。順便說一句,它還是一個整體的[Gaia範式](https://en.wikipedia.org/wiki/Gaia_hypothesis)(培育環境是一個生命體)。
我懷疑CMB會降溫到足以讓SMB在因重力輻射而塌陷之前蒸發的時間。至少,這些事件發生的順序是不明顯的
@SteveLinton True ...儘管這也是一場比賽,因為只要物質掉入(包括偶然的黑洞),其餘黑洞的溫度就會顯著降低。我的意思是1E-8 K已經很冷了,這只是一個正常的漏洞。
Stilez
2018-05-31 13:51:03 UTC
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要回答這個問題,讓我們看看接下來的數十億/萬億/四萬億/。多年,並了解我們的星系及其中心黑洞的大小。

與您的問題有關的第一件事是,我們的星係與仙女座碰撞並融合。這發生在數十億年。當星系合併時,合併的星系存在,但可能具有不同的形式,合併的中心黑洞和恆星(或在某些情況下甚至一個或兩個黑洞)都可能從合併的星系中甩出。但是星系會以某種形式存在。

那是因為星系沒有被其中心黑洞束縛在一起。

一種尺度感:質量

在我們的星系中,中央BH的質量約為 4 -450萬個太陽

更大的部分是恆星,氣體和其他普通重質物質(約數千億顆恆星,儘管許多是紅矮星並且比我們的太陽還小)。普通物質估計約為 6000億個太陽,約為中央黑洞質量的15萬倍。

但是最大的部分是暗物質。簡單地解釋一下,即使考慮到以上所有質量,星系仍然沒有足夠大的質量來旋轉。計算表明,在我們銀河系中,約有85%的物質是“暗物質”-一種不是由普通原子構成的物質,但被懷疑是由除了重力以外無法相互作用的粒子構成的(因此我們無法通過輻射檢測到它,它也不會形成行星,恆星或黑洞等)。暗物質大約是 3.5萬億個太陽,是中央BH的質量的850,000倍。

所以總質量(普通+暗物質)大約是 4一萬億個太陽或大約中心黑洞質量的一百萬倍

一種尺度感:直徑

考慮大小而不是質量,中心BH可能是天王星軌道的大小(大約 12個光小時直徑)。

可見星系的直徑約為 100,000光年 ,約為BH大小的7,000萬倍。

暗物質暈的程度尚不確定(並且具有較少的定義邊緣),但是取決於哪個研究正確,其範圍可能在 500,000到100萬光年直徑之間或類似的東西(來自內存),或者是BH大小的不到十億倍。

摘要

中央BH包含大約百萬分之一(0.0001%),大​​約是其直徑的 20億分之十(0.0000002%)

因此,中心黑洞實際上是就我們星系的當今結構而言,這幾乎是微不足道的。這對於星系的形成可能至關重要,但是那是很久很久以前的事了。這不是我們旋轉的當前原因,也不是我們停留在銀河系軌道上的原因。如果它消失或明天拋射,除了在銀河系中心直接繞BH繞行的相對較少的恆星外,什麼都不會改變。我們不在那兒。我們處在螺旋臂中。

最重要的是,如果中央BH消失或離開了我們的星系,我們和我們的後代將永遠不會注意到,除了該區域的X射線發射發生了變化(由無線電望遠鏡檢測到) ),以及該區域中幾顆非常微弱的恆星在幾千年中的運動略有不同。就是這樣。

但是正如其他答案所解釋的,黑洞蒸發需要花費大量時間,因此實際上,將發生兩件事:

  • 在數十億到數万億年的時間範圍內。在某些時候,合併的銀河系/仙女座星系(或後繼星系)將保持,合併或彈出其中心BH。儘管合併的星係可能不會是螺旋形的,但這一事件不會是星系或其中的恆星的“終結”。合併星系很常見。

  • 在超出人類理解的時間範圍內(四千萬億次),如果我們的宇宙仍然存在在其當前結構中,標準模型和標準宇宙論基本正確,中央BH 最終將消失。但是星系(以及所有星系,以及大多數物質)將在很長一段時間內分解很久。

詳細信息:銀河系的重子物質約為人馬座A *質量的150,000倍,而不是100,000,000。但這並沒有太大改變;-)。
我發現的資料是,普通質量約為6 x 10 ^ 11太陽質量,而人馬座A *約為4至500萬太陽質量。 6x10 ^ 11 / 4x10 ^ 6 = 1.5x10 ^ 5 .....顯然我無法進行基本的心算。固定,謝謝!
Abhishek Thawait
2018-05-29 22:00:55 UTC
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超大質量黑洞的蒸發將花費數十億年,因此引力的吸引力將在很長的一段時間內減弱。這將導致銀河系的膨脹,所有的恆星系統和氣體將在宇宙中擴散。但是霍金輻射是一個非常緩慢的過程,即使到那時,所有恆星的燃料都可能被燃燒掉(氫),從而導致完全黑暗。

-1。這主要是不正確的。正如在其他答案中指出的那樣,黑洞蒸發所需的時間大大超過了“數十億年”,銀河系黑洞僅佔銀河系質量的一小部分,而不是將銀河系凝聚在一起的東西。
@Chappo甚至沒有提到宏觀的黑洞根本不會縮小,並且只要在事件視界內沒有任何東西,它就永遠不會縮小-Hawking輻射太弱,無法彌補來自宇宙環境的吸收輻射。
確實。很高興支持另一個在其圖標/頭像中使用Mandelbrot圖像的SE用戶:-)
@Chappo正確!可以說,它們是許多級別的隱喻;-)。例如,不要迴避[並發症的並發症](https://youtu.be/_-gJrmIL5BE)


該問答將自動從英語翻譯而來。原始內容可在stackexchange上找到,我們感謝它分發的cc by-sa 4.0許可。
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