銀河系中央黑洞周圍可能存在成千上萬的“黑洞行星”
2020年08月06日08:48
黑洞周圍的“黑洞行星”距黑洞可能有數光年之遙。
黑洞周圍的“黑洞行星”距黑洞可能有數光年之遙。

  8月6日消息,據國外媒體報導,我們的宇宙中星星點點地分佈著若幹個超大質量黑洞,這些巨大的引力陷阱可以將星系維繫在一起,形成不斷旋轉的塵埃漩渦,向外發射出明亮的X光光束。有時,黑洞的兩極會向外噴發出明亮的物質噴流,在太空中清晰可見。如今有些科學家懷疑,這些巨大的引力“怪獸”中可能藏有數以萬計的“blanet”。

  這並不是把“行星(planet)”一詞拚錯了,而是“黑洞”和“行星”兩個詞的結合。這些黑洞行星也許源自圍繞黑洞旋轉的塵埃雲,並且和圍繞恒星的普通恒星沒有太大區別。有些可能是類似地球的堅硬岩質行星,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月發表的兩篇論文中,研究人員提出,這些黑洞行星必然存在。

  並非每個超大質量黑洞周圍都存在黑洞行星。物質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。在超大質量黑洞周圍旋轉的塵埃與氣體密度比恒星周圍小得多,並且落入事件視界的物質會形成一圈熾熱和明亮的冕環,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鍵成分之一。該研究的主要作者、日本鹿兒島大學天體物理學家Keiichi Wada指出,被冰覆蓋的塵埃顆粒相撞時會結合在一起,就像兩塊冰相撞時容易黏在一起一樣,而普通的鵝卵石則不會發生這種現象。隨著時間的流逝,這些團塊會越變越大,引力也會逐漸增強,吸引越來越多的塵埃。等團塊增長到足夠大,便會演變為岩質行星。

  類似地,如果沒有結冰的水或二氧化碳(即乾冰),黑洞行星也很難形成。研究人員發現,有些黑洞周圍旋轉的物質盤中會形成一圈“雪線”,雪線範圍外的溫度會降得足夠低,可以形成冰。

  “在雪線之外,塵埃顆粒都被冰所覆蓋,因此相撞時很容易黏在一起。”

  在雪線之外的區域中,這些團塊會逐漸長大,最終形成岩質行星。這一過程耗時約1000萬年。如果這些岩質的原行星吸引了足夠的氣體,最終便會變成氣態巨行星。不過,假如塵埃顆粒上沒有覆蓋著一層薄薄的冰,這些都不會發生。因此,黯淡、寒冷的超大質量黑洞(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,黑洞行星的形成並不令人意外。原行星盤與黑洞周圍的物質漩渦很相似。但此前從未有人研究過超大黑洞周圍是否有行星形成。“可能是因為行星形成領域的研究人員對活躍星系核(即星系中央超大質量黑洞周圍的區域)並不瞭解,反之亦然。”

  Wada和他的共同作者們仍然在研究黑洞行星理論的具體細節。在2020年發表的論文中,他們對2019年發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“蓬鬆”,只能形成密度較低的大型行星。而更新後的模型可以形成密度更大、更符合現實情況的行星。他們還改進了對超大質量黑洞周圍塵埃的認知。黑洞周圍的塵埃分佈得比在恒星周圍稀疏,針對塵埃在稀薄氣體環境中相撞時的表現,研究人員也做了進一步分析。

  Wada指出,很難想像這些黑洞行星的表面會是什麼模樣。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、形單影隻。

  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岩石和氣體形成的球體呢?它們會將這些恒星周圍的行星叫做“slanet”(“恒星”(star)+“行星”(planet))嗎?(葉子)

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