從行星到整個太陽系,再到銀河系,最令人印象深刻就是超大質量黑洞,它吞噬著靠近它的一切。那麼,你有沒有想過可能外星人會生活在一個環繞著這些宇宙怪獸之一的星球上呢?大多數人都會否決這個想法,因為有很多原因可以解釋為什麼生命無法在這樣的地方紮根,因為如果真的發生了,那麼生活在這樣一個星球上將是一件非常不真實的事情,因為黑洞佔據了近一半的天空,行星該是一片怎樣的世界?
看過《星際穿越》的朋友應該知道,在這部電影中,太空人穿過一個蟲洞來到一個巨大的黑洞,並訪問了它周圍軌道上的幾顆行星。位於奧帕瓦的西裡西亞大學的天體物理學家帕維爾·巴卡拉和他的同事們通過研究這些星球的熱力學來解決這個問題。為了生命的進化,一個星球需要一個可用的能量來源和一個吸收無用餘熱的地方(對我們來說,就是太空的寒冷)。正是這兩者之間的差異推動了創造生命的過程。
在《星際穿越》中,情況正好相反,「太陽」是冷的,而太空是熱的。研究人員認為,黑洞本身是一個理想的吸熱體,可利用的能量可以來自宇宙微波背景輻射(CMB),這是宇宙大爆炸產生的微弱輻射。CMB只比絕對零度高几度,但依然很弱,但超大質量黑洞的極端重力會把輻射壓縮成光學波長,匯聚成窄束。研究人員說,在這些奇異的行星中,CMB會以黑洞陰影邊緣的明亮恆星的形式出現。
其實科學家們在2017年首次發表了這一想法。現在,他們已經證實了這個數字。為了接收到足夠強的CMB光,行星的軌道必須非常靠近黑洞的視界,但是通常如此近的物體很快就會被吸進去。然而,如果黑洞快速旋轉,則有可能形成緊密的穩定軌道。但是,正如研究人員在《天體物理學雜誌》(Astrophysical Journal)上報告的那樣,如果要讓他們的星球離黑洞足夠近,黑洞表面的自轉速度必須比光速慢1億分之一。
研究小組計算出,這個黑洞也需要足夠大,至少是太陽質量的1.63億倍。這是因為更小的超大質量黑洞,如銀河系中的黑洞,重達400萬個太陽質量,當它們接近恆星或行星時,往往會被潮汐力撕裂。在更大的黑洞周圍,只有當一顆恆星或行星在視界內時,才會發生潮汐擾動,因此,視界外的任何物體都不會受到這種程度的影響。
因此要讓一顆軌道行星茁壯成長,它必須離黑洞足夠遠,這是因為任何其他被吸入黑洞的游離物質都會在它的死亡螺旋中釋放出一股強大到足以殺死附近行星上任何生命的輻射衝擊波,當然,這只是我們印象中所認知的生命,因為我們不知道在這種環境下會形成什麼樣的生命,而有可能這種生命是我們所未知的,它可能是另一種形式。
不過要是這樣的行星存在,那麼它的地平線上將漆黑一片,令人生畏。由於阿爾伯特·愛因斯坦的引力理論,即廣義相對論中的時間膨脹效應,在這樣一顆行星上1年的時間相當於在一顆普通恆星周圍數千年的時間。
不過即使生命可以掌控這樣一個世界,發現它的機會也微乎其微。當一顆行星從黑洞前面經過時,即使它已經是黑的,我們無法發現它。不過如果利用一個巨大的射電望遠鏡陣列,就像去年第一次用來成像黑洞的那個,可能能夠探測到這樣的凌日現象。從技術上講,這並不容易,但在理論上是可能的。
不過科學家認為黑洞周圍的行星並不適合居住。首先,黑洞所要求的高自旋已經接近物理極限,而且目前還沒有一種已知的機制能讓黑洞旋轉得那麼快。
另一個問題是在那裡建立一個星球。去年,日本的研究人員推測,行星可能是在星系中心附近某個距離處由氣體和塵埃組成的冷盤中形成的。很難想像有什麼方法可以將這些行星移到僅略高於黑洞表面的軌道上。
更重要的是,科學家計算出,星系內部的大多數恆星可能會被中心黑洞在吞噬氣體和塵埃的過程中產生的強烈的紫外線輻射剝離出它們的大氣層,因此一顆接近其表面的行星是沒有機會存活生命的。
儘管如此,我們不能一昧的否決這種可能性,宇宙總是在創造奇蹟,不是嗎?