超小质量的黑洞能吞噬质量比它大的天体吗?

黑洞是根据现在主流的引力理论——广义相对论提出来的一种致密天体,最早由卡尔·史瓦西在史瓦西度规中得到的一个解,他指出当天体由于引力坍缩到一个半径范围以内后,即使宇宙中最快的光速也无法从其表面逃逸,这个半径半径仅由天体质量M与两个常数(万有引力常数G和光速常数c)共同决定,后来称达到这种半径范围内的天体为黑洞。

根据已知理论,黑洞可以通过演化到末期的恒星坍缩产生。当足够大质量的恒星演化到末期,其核心附近的核聚变开始产生铁,铁在核心附近大量堆积,由于铁核聚变时释放的能量低于其产生核聚变所吸收的能量,因此恒星无法通过铁核聚变产生足够的能量来抵御引力坍缩,因此核心的核聚变最终停止,核心失去核聚变所产生的辐射压,引力坍缩势不可挡地发生,大量的外层物质以接近自由落体的速度落向中心铁核,被中心处于电子简并态的铁核剧烈反弹把恒星壳层炸飞形成超新星爆发。

而剩余物质会继续向内坍缩,当剩余的核心质量达到钱德拉塞卡极限(约1.44倍太阳质量)后,处于电子简并态的核心无法抵御强大的引力,处于简并态的电子被压入原子核与质子结合成电中性的中子,整个核心就会处在中子简并态,此时一颗致密的中子星形成了。这种超级致密的天体2、30公里的直径范围内就包含了一个太阳质量的物质。

假如剩余质量超过奥本海默极限(约3.2倍太阳质量)后,中子简并态也无法抵御强大的引力坍缩,物质会势如破竹地向内坍缩,没有任何已知的作用力能阻止这种坍缩了,因此,它最终会坍缩到史瓦西半径范围内产生光速无法逃逸的视界,最终形成黑洞。

所以很显然,这样通过恒星演化自然形成的黑洞质量都不低,至少都有2-3倍阳质量以上(奥本海默极限是个很笼统的数字)。不过,毕生研究黑洞的顶级科学家史蒂芬·霍金提出一种可能,在宇宙大爆炸出去由于某种原因产生一些极端的密度异常,从而形成一些质量较小的原初黑洞。虽然这只是霍金为了验证他的霍金辐射理论提出来的一种猜想,直到现在依然没有发现到它们存在的证据,但毕竟它们是理论上允许存在的,所以下面我们就用这样的黑洞来讨论“小黑洞能不能吞噬比它大的天体”?答案是:必须能!即使一个体积只有乒乓球大小,质量大约地球大的原初黑洞,都可以把太阳毫费劲地吞掉不带打嗝的……最多也就留个吸积盘在周围慢慢啃……

这是由于黑洞视界是一个单向膜,任何越过这个单向膜的物质和能量都无法再出来,而只能落向中心的奇点。因此黑洞是不会像其它天体一样吃撑掉的,它只会越吃越大,越大越能吃……事实上在它刚被提出来的时候就有人担心过整个宇宙都会被它吃进去……

所以,由于单向膜的存在,即使超小质量的黑洞,只要它没有瞬间在霍金辐射下蒸发掉,它就能吞噬远超过它质量的天体。