|
黑洞是物质的禁区吗？是的，在黑洞附近一定范围内，一切物质都会被吞噬，哪怕是光。但是，黑洞的引力也是有范围的。在某个合适的范围内，黑洞周围的一片区域也是可以非常繁荣的。去年的时候，有一组科学家对外宣布：即使是在超大质量黑洞周围，也可以有一片相对安静的区域。在这个区域内，可能会存在着绕黑洞公转的上千颗行星。在描述这些行星的时候，日本鹿儿岛大学的Keiichi Wada和他所带领的一支科研团队专门为它们起了个名字——blanets。说起来这个起名字，我们还是要提一句的。很长一段时间以来，有些人对天文学家们命名的思维都十分困惑。尤其是欧洲科学家，他们建立起望远镜后，起的名字也非常随意：甚大望远镜，极大望远镜。说起来，这也是中国人在翻译时给他们圆转了一下，如果直译的话，其实名字就是“特别大的望远镜”，“极其巨大的望远镜”。有的时候，天文学家给天体命名时还会“卖萌”。比如ploonets，指的是那些大得可以和行星媲美的卫星，它们在运行过程中跳出行星的控制，转而直接绕恒星公转；另外还有一种被称为moonmoons，也就是所谓的子卫星，即绕着卫星公转的自然天体。总之，天文学家起的这些名字，创新性不足，不过的确是一目了然，让人能够顾名思义。当然，这一次的命名，也未见得就多么创新。说起来也简单，这个词不过是把普通行星的英文名planets的字母p翻转了一下，就变成了blanets。毕竟，名字起得再好，也只能去做一个起名的“大师”。Keiichi Wada等人起这个名字，只是为了方便对它进行描述。对这种天体的分析和计算，才是论文的重点。同样为了便于描述，我在本文中称之为黑洞行星，这个名字仅在本文中适用。他们在投递给《天体物理学杂志》并且预印在arXiv上的论文中，详细地分析了黑洞周围尘埃的凝聚过程，以及黑洞行星形成的一些先决条件。“我们的结果表明，黑洞行星更有可能在相对比较暗的活跃星系核周围形成。”他们在论文中这样说。众所周知，黑洞无与伦比的引力，可以连巨大如恒星的物质都吞噬得一干二净。比如银河系中心的超大质量黑洞人马座A*，也在持续不断地吞噬着周围的恒星。科学家们指出：和这些恒星一同被吞噬的，还有它们的行星，以及一些不属于任何恒星的流浪行星。Keiichi Wada等人相信，除了这些被吞噬的行星之外，黑洞周围还有一种我们意想不到的行星，那就是黑洞行星。我们知道，物质在向黑洞下落的过程中，会在黑洞周围形成一个巨大的吸积盘。其中，有一些物质会在静电力的作用下凝聚在一起，导致引力的失衡。由于这里的引力相对更大一点，就是其他物质开始聚集在这里，然后坍缩，最终形成行星。这是传统的行星形成理论，也同样适用于黑洞周围的空间。他们指出，黑洞周围行星的形成过程，一般需要几百万年。不仅如此，Keiichi Wada团队在去年发表的论文中还指出：虽然黑洞的引力十分恐怖，但如果距离合适的话，其行星的形成速度要远比普通恒星更快，效率更高。这是因为吸积盘的速度足以将物质束缚起来，防止它们逃逸到更远的地方。在距离超大质量黑洞10光年之远的地方，甚至可以形成数万颗质量达到地球10倍的行星！当然，这个过程中也有一些问题需要考虑。比如说：如果这些星际尘埃或气体的速度太快了，它们会在撞到一起后炸得四分五裂，而不是聚集在一起；另外，他们推测的过程中气体团块的成长速度过高，也超出了自然出现的尘埃密度模型。因此，在这一篇最新的论文中，他们考虑到了这些限制因素，重新分析了超大质量黑洞周围行星形成的机制。我们知道，在黑洞、恒星等天体的周围有一个临界区域，这里恰好是挥发性化合物能够凝结成冰的分界线，因此被称为雪线。Keiichi Wada等人指出：如果他们的行星形成模型是正确的，那么在超大质量黑洞的雪线以外，的确会有大量的黑洞行星可以形成。结果显示：如果吸积盘的粘度低于某个临界值，那么组成行星的尘埃或者颗粒就不会撞得四分五裂。而且，这些黑洞行星的形成过程不会像普通行星那样受到过多的限制，所以它们的确可以成长得非常巨大。接下来，他们给出了一组数据来形容黑洞周围行星形成的可能性：在质量达到太阳100万倍的超大质量黑洞的雪线处，黑洞行星的形成时间需要7000-8000万年。而且，随着形成的距离越远，黑洞行星可以长得更大。在距离这个黑洞13光年的位置上，黑洞行星的质量甚至可以成长到地球质量的20-3000倍。而3000倍的地球质量，也恰好是目前理论上行星的质量上限。如果黑洞的质量进一步提升，比如达到太阳质量的1000万倍，那么事情也会变得更加疯狂。它周围的黑洞行星质量甚至可以突破地球的3000倍，也就是会形成所谓的褐矮星。褐矮星核心处可以进行氘的聚变，但是无法支持氢聚变，它们是失败的恒星。当然，对于目前的我们来说，想要对这些天体进行观测还是非常困难的一件事。不论如何，这项研究都向我们表明：黑洞虽然恐怖，但其周围也同样存在着相对宁静的区域。或者说，黑洞周围的空间与我们想象的大不相同。如果更多的科学家投入到对黑洞周围区域的研究，或许会获得更多意想不到的发现。黑洞不仅仅意味着死亡，它周围的世界可能更加丰富多彩，只是我们暂时还不了解罢了。
|
