天文學家有發現繞黑洞運行的行星系統嗎？可能的狀況是怎麼樣的？
2020-10-18 星辰大海種花家《星際穿越》中的米勒行星就是一顆圍繞黑洞卡岡圖雅公轉的行星，在劇中米勒行星有水，也有大氣層，假如沒有恐怖的潮汐巨浪的話，這顆行星還是一個理想的宜居之地，因為米勒行星上的一小時相當於七年！至少種花家非常喜歡這個地方，因為本人實在想穿越到未來看看先進的科技。
可能存在圍繞黑洞運行的行星嗎？
理論上來看這完全有可能，因為黑洞是一個大質量天體，儘管在它周圍形成原生的恆星和行星的概率幾乎就是0，但它有幾種機制可以擁有伴星或者行星！
雙星系統，其中一顆超大質量的恆星超新星爆發後內核坍縮成黑洞，而伴星則在超新星爆發的衝擊波中倖存，這種條件下黑洞就會存在一顆恆星的伴星，如果這顆恆星有行星的話，他們就成為這個黑洞星系的一部分。
捕獲行星，宇宙中有很多流浪恆星，也有很多流浪行星，這些流浪天體是非常有可能被黑洞捕獲的，因為流浪恆星本身也有可能是雙星被黑洞捕獲時，伴星被甩離，這種情況下，黑洞擁有恆星或者行星的可能性也很大。
圍繞銀心公轉的幾顆恆星
這兩種條件下，黑洞擁有恆星或者行星是非常自然的，比如在銀河系中心的Sgr A*黑洞，就有數十顆恆星直接圍繞它公轉，這些恆星中周期最短的只有十幾年！而歐空局前幾年就拍攝到了一顆從SgrA*黑洞極近距離經過的恆星的引力紅移現象！
黑洞周圍的行星，可能會想米勒行星那樣宜居嗎？
《星際穿越》中的米勒行星，受到了卡岡圖雅的黑洞的吸積盤發出的光照射，因此米勒行星上光線柔和，而且輻射強度合適，因為米勒行星上還能存在液態水，當然也有可能是潮汐引力加熱所致，但潮汐引力加熱模式一般都是內熱而外冷，比如木衛二等這些冰殼衛星，它們的內心已經被母星的潮汐引力下的相互錯動而產熱，融化了冰層，形成了一個深達100千米的水層。那麼問題來了，現實中的黑洞能提供給行星這個條件嗎？我們不妨從如下幾個角度考慮：
黑洞的吸積盤真的能發光嗎？
這一點無毋庸置疑的，因為物質在掉落黑洞過程中，會被其引力壓縮，會經歷一個從紅外輻射到高能伽瑪射線的全波段電磁輻射，當然可見光也會被包含在內！那麼從理論上來看，是否米勒行星上存在柔和可見光的基礎了？
其實並不是，前文我們說了在黑洞周圍的發光體會受到黑洞的引力作用而產生紅移，比如2019年4月10日發布的M87*黑洞的照片，其發出的光是非常暗淡的（毫米波渲染成可見光），但從相對論效應也可以分析出光的紅移有多嚴重。
上圖就是黑洞卡岡圖雅在可見光波段效果圖，如果米勒行星在卡岡圖雅周圍運行，那麼行星上不可能有那麼亮光線的，甚至是黑燈瞎火！
行星上可能存在液態水嗎？
不發光其實也不影響是否有液態水，因為上文我們已經確認過一件事，就是潮汐引力加熱機制一樣可以讓行星保持液態水，但極有可能是一個冰殼行星下的液態水，因為潮汐引力加熱機制是由內而外的的，從中分析，假如真的存在合適條件，那麼米勒行星表面應該是結冰的，因為黑洞沒有足夠的熱輻射。
行星上可能宜居嗎？
我們來討論一個問題，即米勒行星上的巨浪能形成不？
這個可能性就更低了，比如前文有說明，第一幾乎就沒有可見光，第二可能是顆冰殼衛星，第三則可能存在X射線和伽瑪射線，比如我們發現第一個意思黑洞的天鵝座X-1就是X射線波段發現的，對於銀心黑洞SgrA*黑洞的觀測的一個重要手段就在X射線波段。從這點來看，X射線是黑洞的重要輻射方式之一！
很難想像持續被被X射線轟擊下的行星是否有可能宜居？相當於時時刻刻放在微波爐裡，而且這臺微波爐發出的還是X射線波段甚至更高波段，比家用微波爐高較多了！
理論上米勒行星上有液態水，米勒行星自轉，這兩個可能性下確實存在的，因為黑洞超強引力會讓水體在黑洞中心方向隆起，而米勒行星自轉則會讓這些水沿著自轉軸遍歷米勒行星赤道一周，形成滔天巨浪，因此《星際穿越》的這個BUG可以解釋。
米勒行星的巨浪
但問題是米勒行星為什麼還沒有被潮汐鎖定？一旦這個鎖定成立，那麼米勒行星的巨浪將不復存在，因為米勒行星的自轉和公轉同步了，這個隆起的水體形成了一座水山！
最後我們確認一下，天文學家沒有發現這樣的案例，畢竟最近的黑洞遠在2800光年以外，而現代發現系外行星的方式是可見光波段，射電波段對於行星發現精度尚有欠缺，因此我們只能推測卻不能確定！但我們相信這樣的系統應該會存在。
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