黑洞吸積盤的形狀應該是如何的?

2021-01-21 治國評天下

黑洞吸積盤的形狀應該是如何的?

黑洞就是一個特殊天體,是一個質量較大的天體,天體自然會有天體的各種表現,比如構成以自己為中心的天體系統。最小的黑洞是3.2倍太陽質量,其引力自然是比較壯觀的,可以輕鬆構成一個類似太陽系這樣的天體系統。也就是可以構成一個比太陽系勢力範圍大一些的天體系統,應該有若干行星環繞其運行,其中大個子的行星質量會大於我們太陽系的木星質量。只是這樣的黑洞系統,中心不能像太陽那樣發光。

由於這樣的幾倍於太陽質量的黑洞視界範圍很小,視界半徑十幾千米。但是其強力控制的半徑範圍可以達到上百萬千米的,在這個範圍內,由於強大的引潮力,完整的普通天體應該不會存在,都以破碎狀態高速環繞黑洞有序轉圈。總體上看,這些環繞黑洞的天體或破碎顆粒,經過長時間的天體運行進化,必然會呈現出共向性、共面性、近圓性這三大太陽系天體運行特徵。

這個黑洞天體系統的彗星天體,甚至偶爾捕獲的星際塵埃或什麼東西,如果有幸被中心的黑洞吸收,如果不與黑洞周圍高速環繞的物質相碰撞,這些物質會悄無聲息地被黑洞吸收。如果發生碰撞,就是高速碰撞,會發出耀眼的光芒。大量的碰撞事件,在黑洞周圍會形成眾多的耀眼光芒區域,也就是形成明亮的黑洞吸積盤。

黑洞吸積盤與黑洞周圍天體的環繞方向是一致的,黑洞吸積盤運動物質的運動是近圓性的,吸積盤與黑洞周圍其它環繞天體基本是近面性的。

幾倍太陽質量的黑洞構成的天體系統,會大於太陽系的,雖然其也有相當大的吸積盤(類似於木星的木星環),但是外來物質與吸積盤區域的物質碰撞的機會畢竟不大,自然是耀眼光芒的頻率也不高,總體看,其吸積盤是比較暗淡的。

20世紀90年代的彗星撞擊木星事件,看起來是很壯觀的,如果木星是一個小型黑洞,由於視界體積太小,這個彗星很有可能不會直接被吸引進去,而是在引潮力作用下,破碎肢解後高速環繞黑洞,並長期如此,成為吸積盤的構成物質。並與吸積盤的原有物質發生碰撞,發出耀眼光芒。

幾十倍太陽質量的黑洞,勢力範圍就大多了,會形成明顯比太陽系大的天體系統,其吸積盤也會明顯大一些,亮一些。幾百倍太陽質量的黑洞,天體系統會更大,其內部最大的行星個體也會比木星大得多,這意味著其內部的最大行星,也許會達到了發光恆星的臨界點,成為這個黑洞天體系統內部的發光恆星。這樣的黑洞天體系統內部,這樣的發光恆星數量也許會有一兩個。這些發光的小恆星,有規律的環繞黑洞轉圈,這也許會成為我們發現銀河系中這樣類型的黑洞的方法。

幾千倍太陽質量的黑洞,勢力範圍進一步增大,其內部的行星數量進一步增多,會發光的恆星會多於幾個,其吸積盤就相對壯觀多了。

幾萬倍太陽質量的黑洞,其天體系統就較為壯觀了,也許就可以構成最小的星系了。其天體系統內部也許會有幾十個或幾百個會發光的恆星,不會發光的行星數量會更多一些。

幾十萬倍太陽質量的黑洞,會形成小型的星系。會發光的恆星數量會上萬或幾百萬,也許更多一些。並且恆星的質量會更大了,甚至也會形成恆星黑洞了,其系統內部會有若干恆星級黑洞。

幾百萬倍太陽質量的黑洞,就是我們銀河系中心的黑洞級別,其可以形成很大的星系,擁有上千億顆恆星,或數量更多的行星,以及數量不少的大大小小的黑洞。幾百萬倍太陽質量的黑洞,自身是無法形成銀河系這樣級別的勢力範圍的。不過,由於其本身的巨大質量,形成了很大的勢力範圍,籠絡了眾多的恆星等天體,這放大了黑洞的勢力,最終,這樣的良性循環,讓幾百萬倍太陽質量的黑洞就可以實現銀河系這樣龐大的勢力範圍,比如,主體半徑幾萬光年,半徑十萬光年的銀暈。

從概率上看,更大的黑洞,可以聚積成更大的星系。比如,幾十億倍太陽質量的黑洞,形成了明顯比銀河系大的星系。因此,我們可以反向推測,更大的星系往往會有更大的中心黑洞。從概率上看,星系中心黑洞質量與星系大小成明顯的正向關係。

幾百萬內太陽質量的黑洞,可以形成巨大的吸積盤,以及活躍的物質碰撞,吸積盤總體呈現耀眼的光芒。吸積盤是扁平狀的,物質是破碎的,高速環繞黑洞轉圈的。吸積盤物質的轉圈方向與星系恆星的總體環繞方向是一致的,總體與星系恆星環繞軌道基本處於同一個平面內,也就是近面性。

這是人類拍攝的第一個黑洞圖片,距離我們五千多萬光年的質量是太陽幾十億倍的超級黑洞,質量是我們銀河系中心黑洞的一千多倍。其形成的勢力範圍巨大,其形成的星系要比我們銀河系大得多。

這樣清晰的黑洞圖片是電影中的,其也有吸積盤,似乎是兩個垂直相交的吸積盤,這應該是沒有拍攝到黑洞之前,人類設想的黑洞景觀。應該是不符合實際的,黑洞應該是只有一個近面性的吸積盤。

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