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回顧:太陽系會墜入黑洞?其公轉速度提升,以更快的速度沖入「銀心」

2024-10-14科學

你知道嗎,我們的太陽也是會公轉的!

八大行星 圍繞太陽運轉的時候,太陽帶著 整個太陽系 圍繞著 銀河中心 轉動。

那麽銀河中心到底有什麽,才能驅動太陽這樣的恒星公轉呢?天文學家能想到的 超大質素的天體 ,就是黑洞。

於是 假設銀河中心有一個黑洞 ,在它的重力作用下,太陽系圍繞其運轉。

黑洞吞噬天體

2022年,耗時5年之久的 銀心黑洞 拍攝終於迎來了結果,人類歷史上的第二張黑洞照片公布,它也是本銀河系的中心 人馬座A*

那麽人馬座A*黑洞是如何形成的?

我們的太陽系圍繞它運轉的速度是多少?

天體不會被黑洞吞噬嗎?

銀河的未來是什麽?

太陽系公轉速度被推翻,正以更快 速度沖入銀心,何時會墜入黑洞?

人們想象的黑洞內部

黑洞的由來

人類認識到黑洞,要歸功於 愛因斯坦 ,這位歷史上最偉大的物理學家。

1915年,已經在 狹義相對論 上取得成就的 愛因斯坦 又取得了劃時代的成就—— 愛因斯坦場方程式

第二年, 卡爾·史瓦西 根據這個方程式推算,得到了一種奇怪的天體,它的半徑小於一個定值,稱為「史瓦西半徑」。

這個天體的重力強大到連光都無法逃逸,後來的天文學家將其命名為「黑洞」。

年輕時候的愛因斯坦

由於 整個20世紀 從來沒有觀測到黑洞,人們對於這個神秘的天體過於沈迷,以至於只是理論存在的情況下,就提前在科幻電影裏面設計了很多黑洞的假想體。

2019年4月10日 ,人類歷史上第一張黑洞照片 M87 問世,距離地球大約5 500萬光年 遠。

而在 2022年5月12日 ,本銀河系所擁有的 銀心黑洞人馬座A * 照片面世,人們終於知道,我們的太陽系到底在圍繞什麽天體公轉了。

那麽黑洞到底是怎麽產生的呢?

第一張黑洞照片M87

目前天文界比較認同的黑洞假說是 恒星演化

光我們所在的銀河系就有超過 4000億顆恒星 ,它們的質素差距非常大。

恒星演變的終點與它們的質素密切相關,這決定著它們最後變成 白矮星、中子星還是黑洞

一般來說, 質素越大 的恒星演 變為黑洞的概率會越大 ,而 質素越小 的恒星更偏向於演變為 白矮星

太陽是一顆恒星

大質素恒星在燃燒完自己含有的 氫原子 後,就會開始進入下一旅程,膨脹成為一顆 超紅巨星 ,最後發生 超新星大爆炸 ,留下一顆 密度超大 的內核。

內核要麽成為 中子星 ,要麽成為 黑洞 。天文學家猜測,銀河系的銀心黑洞曾經是一顆巨大的恒星。

銀心黑洞人馬座A*距離太陽系大約 26000光年 ,質素在400萬個太陽以上。

中子星吞噬別的天體

太陽的公轉

我們所在的銀河系是一個 棒旋星系 ,太陽在其中的一條 旋臂 上,圍繞銀心黑洞運動。

太陽系公轉的速度為大約 每秒220公裏 ,周期是 2.5億年

根據太陽系的年齡46億歲,它圍繞銀心黑洞人馬座A*執行了大約 18圈

但是這個數據正在越來越大,天文學家們發現,太陽系圍繞銀心黑洞的速度,正在變快,而它和黑洞的距離也在越來越近,這是怎麽回事?

宇宙中的棒旋星系銀河

根據牛頓的 萬有重力 定律,重力是因為質素產生的,所以太陽和銀心黑洞之間的距離是不會改變的。

但是愛因斯坦則認為,重力的產生並不全是因為質素。

每一個天體在 自己所在的空間 都會有一個 凹陷 質素越大空間彎曲就會越大 ,而重力是空間彎曲產生的。

人馬座A* 的質素是400多萬個太陽,它產生的空間彎曲非常大,所有圍繞它旋轉的天體,就像 旋渦周邊的樹葉 ,旋轉的同時,會靠近旋渦中心,我們的太陽系就是那些樹葉之一。

重力場的描述

因此按照愛因斯坦的 重力場 理論,太陽系是在靠近銀心黑洞的,並且速度越來越快。

然而,靠近黑洞對於天體來說不是什麽好事情。

都知道黑洞是一個什麽都吞得「大胃王」,如果太陽進入了銀心黑洞人馬座A*的吞噬範圍,就會被卷入黑洞,裏面強大的重力會將太陽系撕碎,全部變為最初的粒子。

那麽我們的太陽系還有多長的時間墜入黑洞呢?

根據計算,太陽系 每公轉1圈 ,就會 靠近銀心黑洞人馬座A*大約2000光年

黑洞吞噬的瞬間

太陽系與人馬座A*之間的距離約為26000光年,墜入銀心黑洞需要太陽系再轉13圈,按照2.5億年的周期來計算,太陽系還有 32.5億年 的時間。

這只是理論上的速度,實際上太陽系的公轉 速度在變快 周期在縮短 ,實際的墜入時間會比32.5億年還要短。

可是,宇宙不是在膨脹的嗎?

會不會由於宇宙膨脹速度過快,超過了太陽墜入黑洞的速度。最後有可能變成太陽朝著黑洞下墜,反而距離黑洞越來越遠。

宇宙膨脹

天文學家認為, 宇宙起源於一場爆炸 ,在這場爆炸之前,沒有時間、沒有空間,一切都是一個點,一個只有質素沒有體積的奇異點。

當奇異點爆炸的那一刻,宇宙誕生了,從它開始,宇宙有了 時間、空間、第一個原子

爆炸產生的能量將宇宙不斷擴大,就像一個充氣的皮球,膨脹速度甚至超過了光速。

這也能解釋,為何宇宙的年齡在大約 140億歲 ,可是它的直徑達到了 920億光年

如果宇宙今天還在以這樣的速度膨脹,那麽太陽將 永遠無法墜入 銀心黑洞人馬座A*,並且還會 離它越來越遠 。這樣來看,太陽系是安全的。

宇宙大爆炸

理論上講,所有天體之間都是在遠離的,這就好比皮球上的兩個點,隨著皮球被充氣,會越隔越遠。

如果有一只螞蟻想從一個點到另一個點,那麽無論它怎樣爬,都無法到達自己的目的地,除非它行進的速度趕上了吹皮球的速度。

這樣看下來,人類如果想要前往其他星球,只是憑借飛船飛行,即便超越光速也無法到達,因為無法保證飛行速度超過了宇宙膨脹的速度。

宇宙依舊在膨脹

綜上所述,太陽系的公轉速度在變快,沖向銀心,但是它不會墜入黑洞。

可是,銀河系真的就只有這一個黑洞嗎?

其他黑洞

前面提到了恒星的演化路徑,大質素的恒星有機會最後變為黑洞。

銀河系有超過4000億顆恒星,這其中 質素在太陽8倍以上 的有很多,它們都有可能演變為黑洞。

太陽在銀河系的位置

如果一個距離太陽比較近的大質素恒星完成了自己的壽命,走到了盡頭,演變成了一個黑洞。

那麽太陽的公轉路徑很有受到改變,甚至偏離自己原本的軌域,最後圍繞新黑洞執行。

因為銀心黑洞人馬座A*的質素只有 400萬個太陽 ,但本銀河系的質素是太陽的2萬億倍。

銀心黑洞的質素 不足整個銀河系的0.0005% ,它的影響範圍或許沒有我們想象的大。

銀河系一角

要知道,太陽系的所有天體圍繞太陽運轉,那是因為 太陽的質素占據了太陽系99%以上 ,其他天體的質素加起來只是一個毛邊。

如果銀心黑洞人馬座A*要讓所有天體都圍繞它轉,它的質素起碼要占銀河系的99%及其以上,很明顯,它沒有做到。

因此,太陽真正的公轉路徑,或許是另外一種我們未知的模式。

又或許,銀河系中的 暗物質 ,超乎了我們的想象。

宇宙還有很多我們不知道的

就算太陽最後的結局是墜入黑洞再也不存在,那也還有30多億年,如果人類還在,那會兒應該已經達到四級文明以上了,還會在乎一個黑洞吞噬恒星嗎?