假如一個裸奔黑洞衝向太陽系,能發現嗎?我們會看到什麼景象?

2020-10-18 星辰大海種花家

各位不要驚奇,還真有一個黑洞朝著地球飛來,當然這個GRO J1655-40是一個雙星系統,因此只要觀測雙星中的那顆恆星就知道這個黑洞飛到哪裡了,但圍觀群眾可不這麼覺得,假如是一個獨立的黑洞,周圍啥都麼有,我們能觀察到它飛到哪裡了呢?萬一這是要往太陽系,這可如何是好?

GRO J1655-40雙星系統黑洞是一種什麼樣的天體?

這是天蠍座方向一個距離地球約11000光年的雙星系統,一顆F光譜的恆星(比太陽大),另一顆是一個小質量的黑洞,正以110千米/秒的速度衝向太陽系。這種怪異天體誕生方式一般早先是一個雙星系統,然後另一顆恆星質量比較大,發展比較快,過早的從主序星進入紅巨星,隨後超新星爆發,中心誕生了黑洞,

而後期伴星也漸漸發展的巨星,恆星內部超強的輻射壓逐漸戰勝引力,直徑膨脹,成為紅巨星,漸漸落入黑洞的引力範圍,成為其吸積盤中物質的來源。而黑洞在這個過程會以及各方式影響伴星:

  • 黑洞影響伴星的運行軌道,觀測到超過預計的軌道變化

  • 黑洞運行會導致主星光譜出現非正常的引力紅移

  • 吸積盤物質會發射X射線,一般觀測到異常X射線即可判定有緻密天體在搗鬼。

儘管黑洞看不到,但可以通過觀測伴星的異常計算出周圍黑洞的質量,從而達到了解隱藏在伴星背後的「魔鬼」的真相!

假如一個裸奔的黑洞正在前往太陽系,我們能發現嗎?

黑洞有幾個特徵供我們研究,這也就是著名的黑洞無毛定理,我們能拿到的參數最多只有三個,分別是:

  • 質量

  • 角動量

  • 電荷

電荷這個參數就不用看了,即使有我們也無法測定,角動量在沒有確定黑洞位置以及其他附加影響之前,我們也無從談起,唯一能讓我們感知的就是質量!那麼質量會產生哪些附加影響呢?

  • 吸積盤

  • 引力透鏡

兩者產生的機理是不一樣的,但本質都是由質量引起,吸積盤需要周圍有塵埃物質,當然最好就是吞噬恆星物質,這樣的吸積盤會比較「明亮」,因為物質量大,而且本來就是高能物質。假如這顆流浪黑洞運行到星際空間,周圍物質及其稀疏時,就很難根據吸積盤來發現了,因為它發出的X射線實在太微弱,那麼就只能根據另一個方式來感知黑洞了。

銀心黑洞的X射線耀斑

引力透鏡,這是廣義相對論中引力彎曲光線的事實反映,但這有一個前提要求,黑洞處在背景星系或者恆星和地球中間,此時我們方可以通過引力透鏡來觀測。黑洞是高緻密天體,因此它形成的也是強引力透鏡,背景目標變化是比較明顯的。

引力透鏡原理,當然當然並不只是原理圖,現實中我們也觀測到了大量的引力透鏡現象。

哈勃太空望遠鏡獲得的21個強引力透鏡圖像數據。每幅小圖中心橘黃色的是前景透鏡星系,圍繞著透鏡星系的藍紫色結構是背景萊曼alpha發射體的多重圖像。當然您肯定發現了一個問題,即上圖中的透鏡體都是星系,那麼前景是黑洞時效果會如何呢?

就如上圖這個效果,當然我們不可能看到中心的黑斑,因為距離遙遠,但效果大致如此。或者角度合適的話,則能明顯看到愛因斯坦環。

引力透鏡是我們發現裸奔黑洞的唯一方法,假如背景中沒有任何天體,而且黑洞經過的區域無法形成吸積盤的X射線輻射,那麼我們可以認為,這個黑洞在影響太陽系之前我們是無感的,它偷偷的摸到太陽系附近,我們都不會知道。

黑洞會哪種方式影響太陽系?

假如我們真的一路上都一無所知,那麼到太陽系附近的時候我們也能發現端倪了,畢竟能稱得上黑洞的,質量至少也是太陽的3倍以上,如此質量出現,引力擾動影響非常可觀的。

  • 對太陽系附近恆星引力擾動會被觀測到

這可以理解,太陽系附近天體都只有數光年,一個太陽質量3倍以上的天體闖入,猶如小石頭丟進池塘,影響是可觀的。

  • 奧爾特雲內的彗星類天體進入太陽系內行星數量急劇增加;

彗星每年都很常見,隔三差五的都會有幾顆,但肉眼能觀測到的極少,假如某個時間段,比如數年內肉眼可見彗星大大增加,或者史無前例的大型彗星出現,甚至比哈雷彗星都要明亮,那麼我們可以保證,奧爾特雲內肯定有一個大物件出現了,在哪裡,根據這些彗星的來源軌道計算下引力擾動的方向,大致就可以確定位置。

海爾-波普彗星

  • 吸引了奧爾特雲內物質後可能會出現吸積盤

這比較能說明問題,因為物質密度增加,而且距離也近,因此吸積盤觀測的機會大大增加

  • 柯伊伯帶的小行星天體受到影響

首先還是大量彗星,此時影響內行星或者直接撞擊的概率大大增加,因為柯伊伯帶的小行星密度明顯要高出不少,很大的概率是,此時的地球將會遭受一波行星形成以來的第二波撞擊(第一波是地球形成時清理軌道小行星時的撞擊),生命應該在此時已經滅絕。

  • 柯伊伯帶外圍天體被奪走,開始環繞黑洞

太陽系邊緣,太陽的引力已經罩不住了,黑洞在接近太陽的過程中,會和太陽的引力影響形成雙星系統,但黑洞質量遠超太陽,因此這次主動的就是太陽了,實力所然,太陽不得不低頭。

比較有可能的是構成上圖這種雙星運動模式,太陽系成為伴星黑洞的雙星系統,外行星會徹底被奪走,距離太陽比較近的內行星可能會被太陽保留,但也有可能被甩出太陽系軌道成為流浪行星而逃出生天,因為留在這個星系中,超強輻射即可致死,而且黑洞會慢慢吞噬物質。

最終的結局尚難預料,可能會形成未定的雙星系統,也可能繼續靠近被慢慢吞噬,但估計應該會發生在太陽的紅巨星階段。

相關焦點

  • 假如一個黑洞穿過太陽系,地球上會發生什麼?
    這部電影似並沒有按照計劃拍攝,我們也不知道好萊塢英雄們會如何拯救地球,而且在可以想見的將來,黑洞似乎也不可能闖進我們的太陽系,但未雨綢繆還是很重要,至少可以為我們的後代提供一些建議和思考。所以只能我自己來發揮了,實在不好意思。如果真有一個黑洞不請自來闖入我們的太陽系,究竟會發生些什麼事呢?
  • 假如一個黑洞進入了太陽系範圍,將會發生什麼?質量不同結果不同
    如此可怕的黑洞,讓人們談之色變,很多人都擔心如果未來有一天有一個黑洞進入了太陽系範圍,那對於整個太陽系不是一場大災難嗎?黑洞的可怕深入人心,它走到哪裡,哪裡都不會平靜,尤其是對於一個恆星系來說,黑洞的光臨是非常可怕的。那麼假如黑洞進入了太陽系範圍,地球以及太陽系真的會完蛋嗎?不一定,這要看黑洞的級別以及它所處的位置。
  • 鑽入黑洞裡面是一個什麼感受,能看到外面翹首以盼的人們嗎?
    黑洞視界是我們這個世界和另一個世界的分界點,進入了黑洞視界裡面就到了另一個世界,人去了另一個世界,還能回望嗎?一些神話鬼話常有描述,到了地獄還可以回望人間,還可以變鬼來到人間到處遊蕩,騰雲駕霧飄飄忽忽,比做人還瀟灑自如,而且本事很大,飛來飛去兮,樂在其中。
  • 太陽系會有黑洞存在嗎?事實上,即使存在人類也無法發現它
    對於黑洞,我們有著深深的恐懼感,不是因為它到底有多大,或者有多神秘,主要是它能吞掉任何物質,包括光,所以要是這種東西突然出現在太陽系,那麼不要說太陽了,連我們地球都無法避免,都會被它吸收進去,然後再也出不來了。如此,能不對它產生深深的恐懼之感嗎?
  • 太陽系真的有一個原始黑洞嗎?
    如果太陽系九號行星真的存在,這將是一項意義深遠的歷史性發現,它將重塑我們對圍繞太陽運行的行星系統的理解。那麼,如果它根本不是一顆行星,而是一個黑洞呢?在我們太陽系冰凍的腹地潛伏著某種巨大的東西,它似乎在拉扯著海王星軌道之外的微小世界。
  • 假如M87*黑洞距離地球只有一光年,對太陽系會有什麼影響?
    對數比例的太陽系,奧爾特雲的位置,再往外一點就是M87*黑洞了,假如M87*距離地球一光年的話!當然有什麼影響,我們空口無憑,還是數據來說話吧!M87*黑洞的質量據資料是太陽的65億倍,其視界直徑約為390億千米,根據陰影區域直徑是視界的2.5倍計算,那麼陰影區域的直徑高達975億千米!
  • 假如掉入黑洞,你最後看到的是什麼?
    ,你最後看到的是什麼?如果它具有超高的解析度,我們將會看到一個明亮的略不對稱的圓環,其內部和外部都有一些光線,中間則是明顯的黑色空間。我們知道圖片中間是黑洞,而事件視界是圍繞著黑洞逃逸速度等於光速的軌道界限。一旦進入,你就再也無法回來。但並沒有這麼簡單,事件視界外的空間也被重度扭曲。因此,黑洞周圍飛過的光的軌道會被彎曲,而彎曲的程度取決於它距離黑洞有多遠。
  • 太陽系內存在黑洞嗎?為什麼有人說第九大行星是一個黑洞?
    看不見就是一個黑洞?這是向來都很務實的物理學家作風嗎?我們先不論這個黑洞假設的厚黑學,而是認真的來討論下,假如是真的呢?如果第九大行星是黑洞,那它是什麼類型的黑洞,能探測嗎?想像還是有些後怕,要是那英國佬和美國佬說的是真的,那豈不是太陽系後院裡潛伏了一頭吞噬一切的巨獸?
  • 假如有一艘堅不可摧的宇宙飛船,一路飛進黑洞會看到什麼?
    黑洞是宇宙中最黑暗的天體,因為它引力強大到連光都無法從其視界內逃逸,因此我們不可能直接觀測到它,假如有一艘無比堅固的宇宙飛船從外部飛向黑洞,一路上我們到底能看到什麼樣的風景?其實黑洞並不是被發現的,它曾經只是科學家用數學推導出來的東西,原理其實很簡單,假如當一個物體的質量大到在其直徑內連環繞速度達到光速都無法逃逸時,那麼這個物體就會形成黑洞!怎麼來理解這個問題呢?
  • 假如地球上出現一顆直徑為1毫米的黑洞,世界會變成什麼樣子?
    首張黑洞照片的公布讓人類對黑洞這種天體有了全新的認識,在以前的節目中我們也討論過太陽系中出現一顆黑洞會發生什麼事情。因為黑洞對天體的影響實在是太大了,假如太陽系中出現一顆黑洞,太陽系將不復存在。這次我們將目標縮小一點,假如一顆直徑為1毫米的黑洞出現在地球上,我們的世界會變成什麼樣子?人類首次進行強子對撞機實驗的時候,科學家們就提出一個假設,這項實驗會不會造出迷你黑洞,從而對地球產生不好的影響?現在看來,人類並沒有造出任何迷你黑洞,因為產生迷你黑洞需要的能量要比對撞機的極限承受能量還要多1015倍。
  • 假如在太陽系內,發現一個比人類落後的文明,我們該怎麼辦?
    據現代航天技術對太陽系所有行星的觀測所知,除了地球外暫時還沒有發現人類能夠理解的生命形式,所以我們不會在太陽系內遭遇其他文明,但這個問題非常有趣的,因為首次發現比我們落後的外星人,甚至比發現更先進的外星文明更有探討意義,因為這次我們站在了擁有無限主動權的上帝角度!
  • 霍金研究的黑洞究竟是什麼?若進入黑洞,會看到什麼奇妙的景象
    眾所周知,對於黑洞,霍金花了一生的時間去研究,那麼,黑洞到底是什麼呢?我們要一起來探討下。黑洞的最先提出者是愛因斯坦,愛因斯坦在他的廣義相對論裡提出了引力場的方程。廣義相對論是我們研究宇宙的一個很有力的工具。之後有個德國天文學家史瓦西,他通過求解愛因斯坦廣義相對論裡的引力場的方程,得到了一個解。
  • 跳進黑洞內部,假如還沒有被引力撕裂,我們會看到什麼?
    2019年4月10日晚發布了首個黑洞:M87星系中心黑洞的照片,使得我們第一次見到了黑洞真實的模樣,儘管這是從亞毫米波的射電望遠鏡取得的數據處理而成,但實際上黑洞的光學成像照和設點波段是類似的,所以你看到的黑洞照片是真實的!
  • 如果人類定居火星,會看到什麼景象?科學家:或能看到紫色天空
    如果人類定居火星,會看到什麼景象?科學家:或能看到紫色天空現如今,隨著科技的快速發展,人類也開始把探索的目光放在了宇宙當中,科學家們經過長時間對於宇宙的研究,將地球所存在的星系稱為太陽系,而太陽系是以恆星太陽為中心所形成的天體系統。
  • 假如我們能夠穿過黑洞,那麼會到達什麼地方呢?專家:令人恐懼
    眾所周知,黑洞是宇宙中一個十分特殊的天體,它是由衰老的恆星變化而來的,有著極其強大的引力,因其視界內的逃逸速度要遠遠超出光速,所以我們就常常可以聽到一句話,「連光都逃不出黑洞」。其實對於黑洞的探索已經有很多年的歷史了,對於這個永無止境的「大吃貨」,人類也十分好奇,黑洞的裡面到底是什麼樣子的呢?假如我們能夠穿越黑洞,那會到達什麼地方呢?
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