本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
宇宙起源於138億年前的奇點大爆炸,誕生後的宇宙快速膨脹,隨著時間的推移,不斷演化出行星,恆星等天體。除了行星,恆星等這些宇宙常見天體之外,還有一些比較特殊且非常強大的天體,比如脈衝星,中子星以及黑洞等。
在這些種類的天體中,哪一個是屬於霸主級別的?相信很朋友應該可以想到,霸主級的天體不是恆星,也不是中子星,而是神出鬼沒的黑洞。黑洞最早的時候只是愛因斯坦根據相對論猜想中的一種天體,後來大量的觀測證實了這種可怕天體的存在。
黑洞在正常情況之下是我們無法觀測到的,因為它有一個強大的能力,那就是無所不吞,是一個只吃不出的怪獸。不管是恆星,行星還是光子,只要是進入了它的視界範圍,那麼基本就不要想著出來,最後都會被它吞噬掉。
黑洞如果在不吃東西的時候,我們是無法觀測到它的,那個時候它隱藏在黑暗的宇宙中。只有當大質量的黑洞開始吞噬周圍天體的時候,天體被不斷撕裂在黑洞周圍形成了一個異常明亮的吸積盤。這個吸積盤的能量釋放出來,才能夠被我們觀測到。
質量越大的黑洞,它的吞噬能力越強,越容易形成更大的吸積盤,在宇宙之中,這種帶著明亮吸積盤的超大質量黑洞,就像是宇宙中明亮的燈光,很難隱藏自己。即使是相隔數千萬光年,數億光年以上,也有可能被我們觀測到。
2019年4月10日,科學家公布的人類歷史上首張黑洞真實照片,就是拍攝的距地球6500萬光年的一個超大質量黑洞。每一個大星系的中心都有一個超大質量黑洞,它是星系的中心引力重要來源,我們的銀河系中心同樣有一個超大質量黑洞,只不過它並不十分活躍,吸積盤也不是特別明顯。
超大質量的黑洞周圍往往聚集著大量的恆星,銀河系中心之所以比較明亮,就是因為黑洞強大的引力吸引了許多的恆星環繞在附近,它們在將來隨時有可能會成為黑洞的食物被吞噬。
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。對於太陽系範圍的劃分,過去和現在是不一樣的,人類剛剛走出地球之後,對於太陽系範圍的劃分是以冥王星為界的,也就是以柯伊伯帶這個行星帶為界。
出了柯伊伯帶就是走出了太陽系,可是隨著人類觀測技術和對宇宙認知的不斷提升,科學家發現太陽系的範圍遠比過去劃分的要大得多,目前主流觀點是以奧爾特云為界,出了奧爾特雲才算是走出了太陽系。如果是按照這個標準,那麼太陽系的直徑就達到了2光年,這是一個相對非常大的範圍。
黑洞要進入太陽系,那必須要從奧爾特雲不斷深入,這個時候我們就要看黑洞的質量大小了。黑洞作為一種霸道的天體,根據它的質量大小,可以分為原初黑洞,恆星級黑洞,巨大黑洞以及超大質量黑洞。
原初黑洞又稱為太初黑洞,是一種假想的黑洞類型。這類黑洞不是由大質量恆星的引力坍縮形成的,而是來源於宇宙早期大爆炸暴漲時物質的超高密度。宇宙早期由於局域究竟的物質分布過於密集,導致物質直接坍縮形成了大量的微型黑洞。
這些黑洞的質量非常小,即使進入了太陽系,也不會對整個星系產生什麼明顯的影響,最多也就是對一些天體的運動軌道產生一些改變。近年來,科學家通過觀測太陽系邊緣一些天體運動軌道的異常,認為那裡可能存在著第九行星。
對於可能存在的第九行星,科學家也分為兩個陣營,一個陣營認為那應該是一顆質量是地球數倍的行星,而另一個陣營則認為,那裡可能有一個原初黑洞,是這個黑洞的引力改變了周圍天體的運行軌道。也正是因為這類黑洞沒有吸積盤,我們難以觀測到。
恆星級黑洞是一種大質量黑洞,質量大約是太陽的20倍左右,這類黑洞目前我們還沒有觀測到。之所以無法觀測到,並不是說它不存在,而是因為這類黑洞要麼沒有吸積盤,要麼吸積盤非常弱小,輻射出的能量比較弱,以人類目前的觀測能力無法看到。
恆星級黑洞的隱藏性也是非常高的,一旦它從奧爾特雲進入太陽系,那麼整個太陽系的未來命運就已經註定了。首先是龐大的奧爾特雲中的天體和物質會不斷被這個黑洞吞噬,隨著吞噬的進行,黑洞周圍會形成吸積盤,輻射出能量,並且它的質量也會擴大一些。
由於這個黑洞已經進入了太陽系吞噬物質形成了吸積盤,再加上它距離我們比較近,所以這個時候人類的天文望遠鏡是能夠觀測到這個黑洞向著我們奔來。隨著時間的推移,它穿越奧爾特雲,進入八大行星範圍,先是吞噬邊緣的柯伊伯帶,然後是天王星,冥王星,海王星等這些天體。
最後到達火星附近的時候,其它的行星以及太陽也會開始動蕩,一步步被它吞噬。當然,恆星級黑洞想要完全吞噬掉整個太陽系,是需要一個比較漫長的時間,它的胃雖然無限大,可是口則比較小,需要慢慢的吞噬消化才行。所以,面對這種恆星級黑洞,當我們觀測到它進入太陽系的時候,如果有了星際航行的能力,也是有足夠的時間向太陽系轉移。
最後就是更大級別的大質量黑洞了,比如銀河系中心的這個黑洞。如果是這樣的黑洞,則完全不需要等到它進入太陽系,在離太陽系很遠的時候,就會對整個星系產生非常強大的引力拉扯效應。真正等它進入太陽系之後,可能整個星系早已破碎崩潰,只剩下還在被不斷吞噬撕裂的中心太陽。
而至於終極的的超大質量黑洞,宇宙中也不是很多,距離我們往往都在數億光年以上。它們就像是宇宙中的亮眼寶石,存在的位置只要是在人類的可觀測範圍內,都是可以觀測到的。所以,此類恆星也不會亂跑,來到銀河系甚至是跑到太陽系。
事實上,像銀河系中心的這種大質量黑洞,它們往往也是每一個星系的中心,是定海神針般的存在,也不會輕易移動。除非兩個星系在運動的過程中不斷靠近,最後發生了碰撞,從而導致兩個星系不斷融合,黑洞也會進行移動融合。
真正讓人類有所擔憂的則是恆星級黑洞,這類黑洞靠近太陽系的時候,我們是很難觀測到的,除非人類有了更強大的觀測技術,比如引力波探測技術。只有這種技術才有可能探測到恆星級黑洞,從而早從預防。不管未來的太陽系是否會遇到黑洞的入侵,我們都要努力發展科技,只有科技實力真正強大了,具備了星際航行的能力,那麼宇宙之大就可以讓我們縱橫,而不必被困在一個小小的太陽系之中。