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居住在黑洞周围是什么体验?

2021-09-23  大科技杂...

在我们的传统观念当中,因为黑洞具有难以置信的强大引力,所以在黑洞的周围不太可能诞生生命,只有在恒星系的宜居带那里,才有可能存在类似地球那样能诞生生命的星球。但是不久前,科学家利用现有的科学理论进行推测后,发现黑洞也有类似于宜居带那样的区域。在那里,能诞生行星和生命,而且,如果我们居住在那里的话,会有非常奇特的体验。

黑洞也有行星围绕

我们不妨先把黑洞想象成太阳。确实,离太阳太近的地方无法形成行星和生命,但是在某个距离,那里不仅能形成行星,还能诞生生命。而黑洞有没有可能也是这样一种情况?日本国家天文台的科学家利用已有的物理学知识构建了一个模型,发现黑洞周围形成行星的方式跟太阳系形成行星的方式相差不大。

太阳系的行星目前被认为是由“太阳星云”形成而来。太阳在诞生的伊始,只有一团由气体和尘埃构成的圆盘云围绕着它。圆盘云里的尘埃,在万有引力的相互作用下,不断地相互碰撞、收缩,然后相互结合,变大并逐渐发展成现在的水星、金星和地球等行星。

而在黑洞那里,在距离黑洞足够远的地方(如果这是一颗超大质量的黑洞,那么至少要距离10光年之远),引力环境才足够稳定。那里的物质不会被黑洞吸入或撕裂,而只是被黑洞抓住,然后被压缩并围绕着黑洞旋转,形成一团庞大的由气体和宇宙尘埃构成的圆盘状云。在那朵圆盘状云当中,尘埃相互碰撞、结合,然后随着时间的流逝,一颗颗围绕着黑洞公转的行星就形成了。日本国家天文台的科学家推测,在一颗超大质量的黑洞周围,能够形成超过1万颗行星。

当然,光有行星星体还无法诞生生命,生命的诞生还需要光和热。但是,黑洞又不会向外散发任何的光和热,那么黑洞行星该从哪里获取生命所需的能源?美国宇航局的施尼特曼博士认为,黑洞行星能从比行星更靠近黑洞的黑洞吸积盘那里,获取自己诞生生命所需的光和热。

吸积盘是由一群等待着被黑洞吞噬的物质所组成的扁平物质带。在这里,物质之间会相互剧烈摩擦和碰撞,然后因此产生反应,向外发射强烈的可见光、紫外线和X射线等电磁波。这些电磁波一部分会射向黑洞,一部分则射向黑洞周围的行星,为那些行星提供光和热。

黑洞行星有什么特点?

不过正如太阳系中的行星那样,如果没有合适的大气层,那么过于强烈的光热反而会阻止生命诞生,并且也无法保持水分。黑洞行星从黑洞的圆盘状云中形成,而圆盘状云中还有着丰富的气体,这些气体会构成黑洞行星的大气层。再加上黑洞周围的行星数量非常的多,所以施尼特曼博士推测,一些黑洞行星会跟地球那样幸运,具有合适的大气层,它们的大气层能使抵达地面的光热降至一个合适的水平,并能保持水分。

还有科学家推测,一些黑洞行星或许可以不用从黑洞吸积盘那获取光和热,而是利用宇宙大爆炸遗留下来的能量来温暖自己。尽管宇宙大爆炸遗留下来的能量弥漫在宇宙当中,能量级非常小,但是根据引力透镜效应,就像放大镜聚焦太阳光那样,黑洞强大的引力会把路过的弥散的宇宙大爆炸能量聚集起来,从而为黑洞行星提供足够强度的能量。这股聚集的宇宙能量,其强度跟吸积盘所散发的光和热相比又小得多,如果黑洞附近行星以这股能量为光热来源的话,那么它诞生生命所需的大气条件就不会过于苛刻。

黑洞行星也会自旋,所以我们不必担心昼夜的问题。能形成行星,又有光和热的来源,还有合适的大气层来保持水分和调整抵达地面的光热,最后再加上自转,这样看来,黑洞附近还真有可能诞生生命。那么,如果我们能在黑洞附近的生命星球上生活,会是怎么样的一种感觉?

黑洞行星上的体验

根据广义相对论,如果我们的运动速度越快,我们的时间也就过得越慢。黑洞行星的公转速度远超恒星系行星的,甚至非常接近光速。再加上黑洞会扭曲时间,根据测算,黑洞行星上的时间会比地球的慢上1000倍。如果我们在黑洞行星上住个一天,那么地球则过去了1000天的时间,这接近3年。不过,由于我们是跟着黑洞行星一起转的,因此,尽管在黑洞行星上的我们能知道时间变慢了,但在体验上还是没什么异样。

到了黑洞行星的夜晚,夜空中会布满闪亮的星星,而且它们会很快地划过天际。这是由于超大质量的黑洞都处在星系的中心,而这里是恒星最为密集的地方,所以黑洞行星的夜幕中到处都是闪亮的星星,黑洞行星的夜空亮度会是我们的10万倍。而星星之所以会迅速地在天际间划过,那是因为黑洞行星那接近光速般的公转速度。

在黑洞行星上生活,我们还要每几年就要准备迎接大变的四季。尽管黑洞不会把它附近的行星吸进去,但是它那巨大的引力还是给黑洞行星造成了较大的影响,黑洞行星的倾角会变得“漂浮不定”。地球的倾角约每41000年稍微变化一次,不过它再怎么变化,也只是在22.1°到24.5°之间变化,变化幅度不超过2.4°。正是由于倾角的稳定,地球上才有稳定的四季。而黑洞行星的倾角会在短短的400年里,在几十度的幅度间变化,黑洞行星的四季会因此变来变去,例如,本来是炎热夏季,下个季节有可能就直接跳到寒冷的冬季。

但是以上都只是理论和推测,除非我们真能找到绕着黑洞旋转的行星。欧洲航天局计划于2034年发射一个叫做激光干涉仪空间天线的探测器,这是一个非常灵敏的探测器,可以捕捉行星大小的物体穿过黑洞周围时空时所产生的引力波波纹。届时,我们将知道,黑洞周围到底有没有行星了。

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