你知道吗,我们的太阳也是会公转的!
在 八大行星 围绕太阳运转的时候,太阳带着 整个太阳系 围绕着 银河中心 转动。
那么银河中心到底有什么,才能驱动太阳这样的恒星公转呢?天文学家能想到的 超大质量的天体 ,就是黑洞。
于是 假设银河中心有一个黑洞 ,在它的引力作用下,太阳系围绕其运转。
黑洞吞噬天体
2022年,耗时5年之久的 银心黑洞 拍摄终于迎来了结果,人类历史上的第二张黑洞照片公布,它也是本银河系的中心 人马座A* 。
那么人马座A*黑洞是如何形成的?
我们的太阳系围绕它运转的速度是多少?
天体不会被黑洞吞噬吗?
银河的未来是什么?
太阳系公转速度被推翻,正以更快 速度冲入银心,何时会坠入黑洞?
人们想象的黑洞内部
黑洞的由来
人类认识到黑洞,要归功于 爱因斯坦 ,这位历史上最伟大的物理学家。
1915年,已经在 狭义相对论 上取得成就的 爱因斯坦 又取得了划时代的成就—— 爱因斯坦场方程 。
第二年, 卡尔·史瓦西 根据这个方程推算,得到了一种奇怪的天体,它的半径小于一个定值,称为「史瓦西半径」。
这个天体的引力强大到连光都无法逃逸,后来的天文学家将其命名为「黑洞」。
年轻时候的爱因斯坦
由于 整个20世纪 从来没有观测到黑洞,人们对于这个神秘的天体过于沉迷,以至于只是理论存在的情况下,就提前在科幻电影里面设计了很多黑洞的假想体。
2019年4月10日 ,人类历史上第一张黑洞照片 M87 问世,距离地球大约5 500万光年 远。
而在 2022年5月12日 ,本银河系所拥有的 银心黑洞人马座A * 照片面世,人们终于知道,我们的太阳系到底在围绕什么天体公转了。
那么黑洞到底是怎么产生的呢?
第一张黑洞照片M87
目前天文界比较认同的黑洞假说是 恒星演化 。
光我们所在的银河系就有超过 4000亿颗恒星 ,它们的质量差距非常大。
恒星演变的终点与它们的质量密切相关,这决定着它们最后变成 白矮星、中子星还是黑洞 。
一般来说, 质量越大 的恒星演 变为黑洞的概率会越大 ,而 质量越小 的恒星更偏向于演变为 白矮星 。
太阳是一颗恒星
大质量恒星在燃烧完自己含有的 氢原子 后,就会开始进入下一旅程,膨胀成为一颗 超红巨星 ,最后发生 超新星大爆炸 ,留下一颗 密度超大 的内核。
内核要么成为 中子星 ,要么成为 黑洞 。天文学家猜测,银河系的银心黑洞曾经是一颗巨大的恒星。
银心黑洞人马座A*距离太阳系大约 26000光年 ,质量在400万个太阳以上。
中子星吞噬别的天体
太阳的公转
我们所在的银河系是一个 棒旋星系 ,太阳在其中的一条 旋臂 上,围绕银心黑洞运动。
太阳系公转的速度为大约 每秒220公里 ,周期是 2.5亿年 。
根据太阳系的年龄46亿岁,它围绕银心黑洞人马座A*运行了大约 18圈 。
但是这个数据正在越来越大,天文学家们发现,太阳系围绕银心黑洞的速度,正在变快,而它和黑洞的距离也在越来越近,这是怎么回事?
宇宙中的棒旋星系银河
根据牛顿的 万有引力 定律,引力是因为质量产生的,所以太阳和银心黑洞之间的距离是不会改变的。
但是爱因斯坦则认为,引力的产生并不全是因为质量。
每一个天体在 自己所在的空间 都会有一个 凹陷 , 质量越大空间弯曲就会越大 ,而引力是空间弯曲产生的。
人马座A* 的质量是400多万个太阳,它产生的空间弯曲非常大,所有围绕它旋转的天体,就像 旋涡周边的树叶 ,旋转的同时,会靠近旋涡中心,我们的太阳系就是那些树叶之一。
引力场的描述
因此按照爱因斯坦的 引力场 理论,太阳系是在靠近银心黑洞的,并且速度越来越快。
然而,靠近黑洞对于天体来说不是什么好事情。
都知道黑洞是一个什么都吞得「大胃王」,如果太阳进入了银心黑洞人马座A*的吞噬范围,就会被卷入黑洞,里面强大的引力会将太阳系撕碎,全部变为最初的粒子。
那么我们的太阳系还有多长的时间坠入黑洞呢?
根据计算,太阳系 每公转1圈 ,就会 靠近银心黑洞人马座A*大约2000光年 。
黑洞吞噬的瞬间
太阳系与人马座A*之间的距离约为26000光年,坠入银心黑洞需要太阳系再转13圈,按照2.5亿年的周期来计算,太阳系还有 32.5亿年 的时间。
这只是理论上的速度,实际上太阳系的公转 速度在变快 , 周期在缩短 ,实际的坠入时间会比32.5亿年还要短。
可是,宇宙不是在膨胀的吗?
会不会由于宇宙膨胀速度过快,超过了太阳坠入黑洞的速度。最后有可能变成太阳朝着黑洞下坠,反而距离黑洞越来越远。
宇宙膨胀
天文学家认为, 宇宙起源于一场爆炸 ,在这场爆炸之前,没有时间、没有空间,一切都是一个点,一个只有质量没有体积的奇点。
当奇点爆炸的那一刻,宇宙诞生了,从它开始,宇宙有了 时间、空间、第一个原子 。
爆炸产生的能量将宇宙不断扩大,就像一个充气的皮球,膨胀速度甚至超过了光速。
这也能解释,为何宇宙的年龄在大约 140亿岁 ,可是它的直径达到了 920亿光年 。
如果宇宙今天还在以这样的速度膨胀,那么太阳将 永远无法坠入 银心黑洞人马座A*,并且还会 离它越来越远 。这样来看,太阳系是安全的。
宇宙大爆炸
理论上讲,所有天体之间都是在远离的,这就好比皮球上的两个点,随着皮球被充气,会越隔越远。
如果有一只蚂蚁想从一个点到另一个点,那么无论它怎样爬,都无法到达自己的目的地,除非它行进的速度赶上了吹皮球的速度。
这样看下来,人类如果想要前往其他星球,只是凭借飞船飞行,即便超越光速也无法到达,因为无法保证飞行速度超过了宇宙膨胀的速度。
宇宙依旧在膨胀
综上所述,太阳系的公转速度在变快,冲向银心,但是它不会坠入黑洞。
可是,银河系真的就只有这一个黑洞吗?
其他黑洞
前面提到了恒星的演化路径,大质量的恒星有机会最后变为黑洞。
银河系有超过4000亿颗恒星,这其中 质量在太阳8倍以上 的有很多,它们都有可能演变为黑洞。
太阳在银河系的位置
如果一个距离太阳比较近的大质量恒星完成了自己的寿命,走到了尽头,演变成了一个黑洞。
那么太阳的公转路径很有受到改变,甚至偏离自己原本的轨道,最后围绕新黑洞运行。
因为银心黑洞人马座A*的质量只有 400万个太阳 ,但本银河系的质量是太阳的2万亿倍。
银心黑洞的质量 不足整个银河系的0.0005% ,它的影响范围或许没有我们想象的大。
银河系一角
要知道,太阳系的所有天体围绕太阳运转,那是因为 太阳的质量占据了太阳系99%以上 ,其他天体的质量加起来只是一个毛边。
如果银心黑洞人马座A*要让所有天体都围绕它转,它的质量起码要占银河系的99%及其以上,很明显,它没有做到。
因此,太阳真正的公转路径,或许是另外一种我们未知的模式。
又或许,银河系中的 暗物质 ,超乎了我们的想象。
宇宙还有很多我们不知道的
就算太阳最后的结局是坠入黑洞再也不存在,那也还有30多亿年,如果人类还在,那会儿应该已经达到四级文明以上了,还会在乎一个黑洞吞噬恒星吗?