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銀河系中央黑洞周圍可能存在成千上萬“黑洞行星”

時(shí)間:2020-08-06 20:53:51
  • 來源:新浪科技
  • 作者:新浪科技
  • 編輯:豆角

據(jù)國外媒體報(bào)道,我們的宇宙中星星點(diǎn)點(diǎn)地分布著若干個(gè)超大質(zhì)量黑洞,這些巨大的引力陷阱可以將星系維系在一起,形成不斷旋轉(zhuǎn)的塵埃漩渦,向外發(fā)射出明亮的X光光束。有時(shí),黑洞的兩極會(huì)向外噴發(fā)出明亮的物質(zhì)噴流,在太空中清晰可見。如今有些科學(xué)家懷疑,這些巨大的引力“怪獸”中可能藏有數(shù)以萬計(jì)的“blanet”。

銀河系中央黑洞周圍可能存在成千上萬“黑洞行星”

這并不是把“行星(planet)”一詞拼錯(cuò)了,而是“黑洞”和“行星”兩個(gè)詞的結(jié)合。這些黑洞行星也許源自圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)的塵埃云,并且和圍繞恒星的普通恒星沒有太大區(qū)別。有些可能是類似地球的堅(jiān)硬巖質(zhì)行星,不過可能比地球大十倍之多。有些可能是類似海王星的巨行星。這些行星藏身在孕育它們的物質(zhì)盤中,與近旁巨大的黑洞相比,顯得無比渺小、幾不可見。但在2019年11月和2020年7月發(fā)表的兩篇論文中,研究人員提出,這些黑洞行星必然存在。

并非每個(gè)超大質(zhì)量黑洞周圍都存在黑洞行星。物質(zhì)在黑洞周圍演化成硬球比在恒星周圍的原行星盤中要困難。在超大質(zhì)量黑洞周圍旋轉(zhuǎn)的塵埃與氣體密度比恒星周圍小得多,并且落入事件視界的物質(zhì)會(huì)形成一圈熾熱和明亮的冕環(huán),因此周圍的塵埃盤中不可能形成冰。而冰是行星形成過程中的關(guān)鍵成分之一。該研究的主要作者、日本鹿兒島大學(xué)天體物理學(xué)家Keiichi Wada指出,被冰覆蓋的塵埃顆粒相撞時(shí)會(huì)結(jié)合在一起,就像兩塊冰相撞時(shí)容易黏在一起一樣,而普通的鵝卵石則不會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象。隨著時(shí)間的流逝,這些團(tuán)塊會(huì)越變越大,引力也會(huì)逐漸增強(qiáng),吸引越來越多的塵埃。等團(tuán)塊增長到足夠大,便會(huì)演變?yōu)閹r質(zhì)行星。

類似地,如果沒有結(jié)冰的水或二氧化碳(即干冰),黑洞行星也很難形成。研究人員發(fā)現(xiàn),有些黑洞周圍旋轉(zhuǎn)的物質(zhì)盤中會(huì)形成一圈“雪線”,雪線范圍外的溫度會(huì)降得足夠低,可以形成冰。

“在雪線之外,塵埃顆粒都被冰所覆蓋,因此相撞時(shí)很容易黏在一起。”

在雪線之外的區(qū)域中,這些團(tuán)塊會(huì)逐漸長大,最終形成巖質(zhì)行星。這一過程耗時(shí)約1000萬年。如果這些巖質(zhì)的原行星吸引了足夠的氣體,最終便會(huì)變成氣態(tài)巨行星。不過,假如塵埃顆粒上沒有覆蓋著一層薄薄的冰,這些都不會(huì)發(fā)生。因此,黯淡、寒冷的超大質(zhì)量黑洞(比如銀河系中央的黑洞)最有可能成為這些奇特行星的家園。

Wada指出,從某種意義上來說,黑洞行星的形成并不令人意外。原行星盤與黑洞周圍的物質(zhì)漩渦很相似。但此前從未有人研究過超大黑洞周圍是否有行星形成?!翱赡苁且?yàn)樾行切纬深I(lǐng)域的研究人員對活躍星系核(即星系中央超大質(zhì)量黑洞周圍的區(qū)域)并不了解,反之亦然?!?

Wada和他的共同作者們?nèi)匀辉谘芯亢诙葱行抢碚摰木唧w細(xì)節(jié)。在2020年發(fā)表的論文中,他們對2019年發(fā)表的模型做了修正和更新。他表示,之前的黑洞行星模型太過“蓬松”,只能形成密度較低的大型行星。而更新后的模型可以形成密度更大、更符合現(xiàn)實(shí)情況的行星。他們還改進(jìn)了對超大質(zhì)量黑洞周圍塵埃的認(rèn)知。黑洞周圍的塵埃分布得比在恒星周圍稀疏,針對塵埃在稀薄氣體環(huán)境中相撞時(shí)的表現(xiàn),研究人員也做了進(jìn)一步分析。

Wada指出,很難想象這些黑洞行星的表面會(huì)是什么模樣。黑洞行星彼此之間的距離、以及到黑洞之間的距離,比地球到其它行星和太陽的距離大得多。黑洞行星到黑洞之間可能相隔十幾光年之遙,顯得與世隔絕、形單影只。

Wada指出表示,到目前為止,還無從得知黑洞行星上是否有可能存在生命。黑洞冕環(huán)釋放出的、奇怪的紫外光和X射線輻射是否能讓外星人在宇宙中如此孤獨(dú)的角落里繁衍生息呢?黑洞行星上是否也有外星人在仰望太空中的恒星、思索這些恒星周圍是否也有巖石和氣體形成的球體呢?它們會(huì)將這些恒星周圍的行星叫做“slanet”(“恒星”(star)+“行星”(planet))嗎?

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