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地球距離銀心黑洞縮短1900光年!接近它還要多久?我們會被吞噬嗎

2024-03-23科學

如果沒有黑洞,宇宙可能將失去「動力源」。

因為按照現有的一些觀點,像銀河系這樣的星系中央,全都存在超大質素的黑洞。也正因為它的存在,像太陽這樣的星系,才會按照各自軌域繞著銀河系執行。

但問題來了,如果星系中央的黑洞越來越大,它在持續擴張的同時,也會吸引天體向自身靠近,那麽像太陽以及地球這樣的天體,會被黑洞吞噬嗎?

此前就有報導說,我們地球距離銀河系中央的黑洞,相比過去的測算就近了1900光年。這難道是黑洞在真的一點點吞噬我們嗎?

距離縮短了?不,是此前算錯了

關於超大質素黑洞的形成,目前科學家的觀點是,可能是質素較小的黑洞合並而成的。2020年時,有科學家就從別的星系中,發現了關於超大質素黑洞的線索,而這似乎能夠解釋銀河系中央那個黑洞的起源。

關於銀河系中央的那個黑洞,還在上世紀科學界就了解了。此前,在繪制的銀河系天體位置圖中, 國際天文聯合會測算的數據顯示,銀心黑洞到地球的距離是27700光年。

無論從哪個角度去看,這一距離到地球都非常遠。畢竟,人類開啟文明社會後,也才區區幾千年的時間。

不過,等到科學家近年來再次給銀河系繪圖時,測算數據時發現, 地球到銀心黑洞的距離變成了25800光年。相比1985年時的數據,這一距離整整縮短了1900光年。

難不成在30多年的時間裏,地球正在一步步向黑洞靠近?看起來確實是如此,但科學家卻不以為然。

有研究人員表示,現在測算的數據比此前更準確,而現在又沒有數據表明地球和整個太陽系正在向著黑洞靠近。所以 ,最直接的解釋是此前測算的數據是錯誤的。

我們還處在銀河系「郊區」

從銀河系整體看,太陽系所在的位置,是獵戶臂的一條支臂上,而作為一個高速旋轉體,獵戶支臂又位於銀河系的邊緣地帶。

形象一點說,太陽和地球相對於銀河系的中心區域,就相當於是在一座城市的郊區。而且從距離上來看,地球到銀河系的中央區域,更相當於農村和市中心的區別。

在科學家看來,只要距離夠遠,黑洞除了表現出應有的重力效應外,它就跟其他的天體沒有任何區別。現在地球到銀心黑洞的距離超過了25000光年,所以那個黑洞的質素再大,也不會對我們造成任何實質性影響。

只有非常靠近的時候,黑洞才會展現出破壞力。你可以把黑洞看作是一只正在午睡的雄獅,一只羚羊距離它超過了一公裏以上,那麽雄獅就不會有任何舉動。

但這個距離一旦縮小到幾百米並持續縮小的話,安全系數就會逐漸降低,隨著雄獅的蘇醒,它看到的羚羊一旦到達合適的攻擊範圍,雄獅就會對其展開攻擊。

同樣在宇宙中,恒星等天體靠近黑洞,越過安全界線後,黑洞強大的重力才會將恒星拉近,並最終將其吞噬。

在這個過程中,會發生一個天文學領域的事件——潮汐瓦解。該事件是否發生,就在於恒星有無突破那個臨界點。如果沒有突破,那麽黑洞即便近在咫尺,恒星本身就是安全的。

此前,德國和美國的一些科學家,在銀心黑洞的周圍區域發現了一些恒星。從相對距離看,這些恒星非常接近黑洞,但這些恒星的執行依然很安全,並沒有被黑洞吞噬掉。

靠近黑洞的恒星都很安全,像我們這樣處在更外圍的地方,黑洞對整個太陽系而言,就沒有任何影響。

那麽,有關銀心黑洞究竟有哪些具體情況呢?

抵達黑洞需要3.3億年

2022年5月,科學家公布了銀心黑洞的照片。這張照片並非一個望遠鏡拍攝完成的,而是由世界各地的射電望遠鏡一起拍攝,而後組合形成的。

它的具體位置,在銀河系中央的人馬座A*區域 。相比於2019年科學家公布的M87黑洞,銀心黑洞屬於本星系內的黑洞,距離我們是很近的。

(銀心黑洞)

此前發現的M87黑洞,位於更遙遠的M87星系裏,距離我們至少有5500萬光年,而銀心黑洞和前者比起來,到地球的距離只有1/2115。

雖然看起來很近,但這是相對於光速而言的。光的速度可達到每秒30萬千米,而人類目前則掌握不了這麽快的速度。

以人類現有的飛行技術,到達太陽系的邊緣地帶冥王星,所需時間也需要日夜不停走11年才能抵達。

按照這個速度我們向銀河系的中央飛去,最終抵達超大質素黑洞所在的區域,至少需要3.3億年。

也就是說,基本上從恐龍時代出發,一刻不停的飛行到現在這個時代,才能抵達銀河系的中央區域。可想而知,人類技術有多原始,而整個銀河系又有多大。

除了遠之外,這個超大質素黑洞究竟有多重呢?以太陽為例,質素比地球大了33萬倍,而銀心黑洞的質素又比太陽大了400萬倍。換算下來, 這個超大質素黑洞的總質素,相當於1.32億個地球的重量。

聽起來已經很大了,但是和此前發現的M87黑洞比起來,銀心黑洞就是個小弟。

M87是地球質素的65億倍,體積是太陽的680萬倍。假設整個太陽系此刻就在M87面前,它能一口氣將其吞下。銀河系中央的黑洞和前者比起來,質素連1/50都不到,體積只有M87的千分之一。

(M87黑洞)

而有意思的地方在於,銀河系整體很大,質素更是驚人,數千億顆恒星加起來的總質素占比為99%。

而銀心黑洞的質素,只占銀河系總質素的0.00045%。然而就是這樣一個看起來很輕的黑洞,卻能將數千億顆恒星系統牢牢束縛在各自的軌域上。

那麽問題又來了,這麽多的情況,科學家又是怎麽知道的。難道僅僅透過射電望遠鏡看幾張照片,就能分析出黑洞的一切嗎?

千萬別小看這張照片,給黑洞拍照可是相當不容易的。

在廣州看北京的一根頭發絲

還在2017年時,M87以及銀心黑洞,都被科學家發現了。但是在給兩個黑洞拍照的時候,卻面臨著很多困難。

首先是拍攝的數據相當大。2017年春天開始,全球多個科研團隊開始忙碌。他們要用超級電腦合成數據,要編纂精準的黑洞模擬數據庫。

各地的射電望遠鏡還要同時工作,接下來拍攝的照片至少要幾千張。最終,從數據對比以及幾千張照片中篩選,才合成了一張銀心黑洞的全身照。

其次,相比於M87,銀心黑洞的拍攝難度更高。因為距離很近,黑洞周圍的氣體在以接近光速繞著它旋轉,這些都會給拍攝帶來很大的幹擾。

最後,銀河系中央的黑洞,它的視界範圍只有1200萬公裏,聽起來夠寬大了,然而從地球上去看,只有50個微角秒。 這相當於一個人站在廣州,看北京的一根頭發絲。

對比之下,M87因為比銀心黑洞大,其視界範圍也比後者寬大了3000倍。所以同樣是在地球上觀察拍照,M87拍照的難度就要小一些。

原先,M87是科學家發現的大質素黑洞,而現在它的位置又被新的黑洞取代了。

質素是太陽的280億倍

本月初,【天體物理雜誌】發表了一篇最新的研究,來自美國的科學家透過分析過去的觀測數據,發現了兩個質素最重的黑洞, 兩者加起來的質素是太陽的280億倍。

這兩個彼此緊挨的黑洞,位於橢圓星系B2 0402+379的內部。雖然都在一個星系內部,但它們彼此間的距離還有24光年。從它們的質素和體積來看,這個距離已經相當靠近了。

而且科學家還發現,雖然兩個黑洞看起來會合並,可它們在這一距離範圍內,已經相安無事存在了30多億年。

不是說兩個黑洞靠近彼此後,會發生合並嗎,為什麽在它們身上卻沒有發生呢?

科學家給出的解釋是,兩個黑洞的質素太重了,需要借助海量的恒星和宇宙塵埃氣體在周圍持續活躍,兩個黑洞才能彼此靠近。

可在該星系內部,並沒有足夠的物質來完成這一任務,所以在30多億年的時間裏,兩個黑洞就靜靜的「望著」彼此而一動不動。

未來它們會不會合並,還需要做進一步研究。科學家也表示,未來如果合並了,它們所產生的重力波強度,將是黑洞吞噬恒星強度的1億倍。聽上去相當可怕,可如此大的時空尺度,對我們而言沒有任何意義。

結語

關於黑洞,多年來科學家一只在追逐和研究它。目前,可將所有黑洞分為小中大三類。

小的黑洞就是恒星質素黑洞,它是哪些較大質素恒星在死亡後緩慢形成的。中型黑洞相對較大,而超大質素黑洞相比前者則更大。

圍繞超大質素黑洞的誕生之謎,現在的看法都是,它是由中小型黑洞合並而成的。但這種觀點不能解釋的問題在於,現在觀測到星系中心,都存在超大質素黑洞。

而黑洞的形成,是由恒星死亡開始的,這個過程中需要漫長的演化時間。那麽星系中央存在的黑洞,它們起初又是如何快速形成的?

對於這一點,此前國內的科學家又提出了一種全新的解釋機制。科學家認為, 宇宙星系中存在一種機制,它可以讓星系中央更快速的產生一個種子黑洞,而後在這個基礎上逐漸形成超大質素黑洞。

根據新的解釋, 超大質素黑洞,能夠在幾億年內形成,相對於星系和整個宇宙而言,這一形成速度是快速的。而在這個基礎上,黑洞未來質素的增長還能自我設限。

該觀點能否成為黑洞形成的新理論,還有待於下一步科學界做進一步的研究。