我们星系中心的黑洞会膨胀到我们的太阳系吗? 

尽管我们对黑洞的了解越来越多,但它们仍然是宇宙中最神秘的现象之一。虽然多年来它一直是一个数学上的可能性,但第一个黑洞直到1971年的天鹅座X-1才被发现。

我们现在知道黑洞在宇宙中普遍存在。其中一个名为“人马座A*”的黑洞就位于我们所在的银河系中心。事实上,根据NASA的数据,大多数同等大小的星系在其中心都有巨大的黑洞。人马座A*的质量大约是太阳的400万倍。

黑洞实际上并不是“洞”。它们之所以得名,是因为它们的物质密度极高,以至于连光都无法逃脱其引力。在黑洞的图像中,你会看到一圈光环绕着黑洞,就像甜甜圈一样。甜甜圈的中心就是黑洞。和恒星及行星一样,黑洞也会旋转。围绕黑洞的光和尘埃盘被称为吸积盘,它会因为快速围绕黑洞旋转而变得炽热明亮。

This NASA/ESA Hubble Space Telescope image shows the spiral galaxy NGC 4845, located over 65 million light-years away in the constellation of Virgo (The Virgin). The galaxy’s orientation clearly reveals the galaxy’s striking spiral structure: a flat and dust-mottled disc surrounding a bright galactic bulge. NGC 4845’s glowing centre hosts a gigantic version of a black hole, known as a supermassive black hole. The presence of a black hole in a distant galaxy like NGC 4845 can be inferred from its effect on the galaxy’s innermost stars; these stars experience a strong gravitational pull from the black hole and whizz around the galaxy’s centre much faster than otherwise. From investigating the motion of these central stars, astronomers can estimate the mass of the central black hole — for NGC 4845 this is estimated to be hundreds of thousands times heavier than the Sun. This same technique was also used to discover the supermassive black hole at the centre of our own Milky Way — Sagittarius A* — which hits some four million times the mass of the Sun (potw1340a). The galactic core of NGC 4845 is not just supermassive, but also super-hungry. In 2013 researchers were observing another galaxy when they noticed a violent flare at the centre of NGC 4845. The flare came from the central black hole tearing up and feeding off an object many times more massive than Jupiter. A brown dwarf or a large planet simply strayed too close and was devoured by the hungry core of NGC 4845.
NGC 4845是一个螺旋星系,位于6500多万光年外的处女座。图片:NASA/ESA/哈勃太空望远镜 ESA/Hubble & NASA and S. Smartt

不要相信关于可怕的黑洞会吞噬一切它能吸引的东西的炒作。如果我们的太阳被一个质量相同的黑洞取代,我们的太阳系将像现在一样绕轨道运行,但会冷得多。

我们不知道黑洞内部的物质是什么样子。我们确实知道,任何跨越“事件视界”(黑洞的边界)的物质,最终都会经历所谓的“面条化”。这正如其名:物质会被挤压、拉伸,基本上变成一根面条。

“黑洞不是‘宇宙吸尘器’,”NASA解释道。尽管它们的引力极其强大,但天体就像围绕其他恒星一样,可以围绕黑洞运行。虽然一个物体如果轨道靠得太近可能会被吸入,但从远处来看,引力就像我们在自己的太阳系中所习惯的那样运作。我们现在知道,一些黑洞是由恒星的死亡和坍缩产生的。

“黑洞并不会‘吸’。你可以像围绕任何其他恒星或任何其他大质量天体一样围绕黑洞运行,”NASA研究天文学家Varoujan Gorjan在一份相关机构的说明中说。

话虽如此,围绕黑洞运行的恒星可能会被黑洞超大质量的引力摧毁。黑洞的引力可以压扁并撕裂过于靠近的恒星,这被称为潮汐瓦解事件。恒星的一些物质可能会被吸入黑洞,而恒星本身则继续沿其轨道运行。如果还有剩余,当恒星在轨道上继续绕黑洞运行时,这个过程会重复发生。

黑洞可以通过多种成像技术来识别,包括X射线图像和紫外线波段。引力波探测器也能够探测到两个黑洞合并时产生的时空涟漪。科学家们仍在试图解答为什么星系中心如此巨大的黑洞会出现在那里。

寻找黑洞需要一些创造力。科学家定位黑洞的一种方法是观察恒星围绕某个我们看不见的天体快速运行的轨道。唯一能解释快速移动的恒星围绕某个中心不可见天体运行的方式是,这个天体是一个引力足够强的黑洞,足以将恒星固定在那里。科学家们通过识别天鹅座X-1的吸积盘来发现它,该吸积盘是由窃取附近伴星的物质形成的。过热的吸积盘以X射线形式显现。


虽然我们不必担心我们银河系中心的黑洞会膨胀并吞噬一切,但我们可以追踪那些在宇宙中移动的“流浪”黑洞。当南希·格蕾丝·罗马空间望远镜于2027年发射升空时,它将通过寻找恒星光线在前往我们途中被中间的黑洞扭曲的标志性迹象来寻找黑洞。扭曲的光线将表明黑洞的存在。

这篇文章是《Popular Science》“问我们什么”系列的一部分,我们在此解答你最离奇、最烧脑的问题,从普通的到异想天开的。 有什么一直想知道的吗?问我们吧

 

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Alex Hazlett

撰稿人

Alex Hazlett 是一名记者、编辑和项目经理,他报道现代家庭生活、科学和技术。


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