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科學家表示,太陽系正墜入中心黑洞,具體時間已經算出
2023/02/11

2020年時,科學家賴因哈德·根策爾和安德烈婭·蓋茲,通過對銀河系中心區域進行仔細觀測,發現銀河系中心存在著大量且密集的恒星,更讓人心驚的是,這些恒星的速度并不正常,就好像在做環繞運動一般。

也就是說,在這些恒星的中心點,應該存在著質量更大的星體,這才導致眾恒星被其吸引。

然而,無論科學家們借助何種觀測設備,始終都無法找到這個龐大的星體,這不禁讓眾天文學家產生了一種不好的預感,那就是這個質量龐大的星體或許根本就不存在,吸引這些恒星的東西,其實是一個非常龐大的黑洞。

之后,歷經一年的努力,科學家們在多台望遠鏡,以及一台超級計算機的配合下,終于拍到這個可怕的中心黑洞--------人馬座A*(Sgr A*)黑洞。

更讓人頭皮發麻的是,在該黑洞附近,已經聚集了千億顆恒星,這些恒星每一顆都足以媲美太陽,甚至,絕大多數都比太陽大上不少,這也就是說,這個黑洞要想吞噬太陽系,那是非常輕松的,而唯一值得慶幸的是,太陽系離這個黑洞還比較遠。

但研究太陽系運動的天文學家卻表示悲觀,原來,根據現有的觀測手段和計算能力,天文學家們發現,太陽系每圍繞銀河系轉動一圈,兩者的距離就會縮短2000光年。

按照目前的距離來計算,太陽系在轉動13萬圈,即32.5萬億年后,太陽系就會被該黑洞所捕獲,進而被虛無吞噬,屆時,太陽系必將顆粒不剩。

而要想改變這一結局,人類唯一能做的,似乎就只剩流浪地球計劃了,也就是帶著地球脫離太陽系,去尋找新的家園。

不過,距離該事件的發生還有很久,在這段時間里,人類很可能會掌握更高層次的科技,從而有辦法讓太陽系躲過一劫;也有可能會在災難來臨之前,滅亡于一場莫名的核戰爭,無法等到這天災的降臨。

除此之外,天文界也有科學家秉承著不同意見,那就是宇宙是不斷膨脹的,這就好像一個不斷吹起的氣球,其中體積容量的增加,便會讓星系間的距離增大,從而也就使得太陽系和中心黑洞的距離不斷擴大。

簡單來說,就是宇宙只要還在不斷膨脹,那太陽系就不可能被黑洞所捕獲,可需要注意的是,現在人類對天文學的認知終究是有限的,我們所得出的一切結論,都可能存在系統性錯誤,就類似數百年前的地心說一般。

因此,針對任何潛在的天體危機,人類都需要重視,否則,災禍很可能就會在意想不到的時間降臨。

黑洞(英文:Black Hole)是現代廣義相對論中,存在于宇宙空間中的一種天體。黑洞的引力極其強大,使得視界內的逃逸速度大于光速。故而,「黑洞是時空曲率大到光都無法從其事件視界逃脫的天體」 。

1916年,德國天文學家卡爾·史瓦西通過計算得到了愛因斯坦場方程的一個真空解,這個解表明,如果一個靜態球對稱星體實際半徑小于一個定值,其周圍會產生奇異的現象,即存在一個界面——「視界」,一旦進入這個界面,即使光也無法逃脫。這個定值稱作史瓦西半徑,這種「不可思議的天體」被美國物理學家約翰·阿奇博爾德·惠勒命名為「黑洞」。

黑洞無法直接觀測,但可以借由間接方式得知其存在與質量,并且觀測到它對其他事物的影響。借由物體被吸入之前的因黑洞引力帶來的加速度導致的摩擦而放出x射線和γ射線的「邊緣訊息」,可以獲取黑洞存在的訊息。推測出黑洞的存在也可借由間接觀測恒星或星際云氣團繞行軌跡來得出,還可以取得其位置以及質量。

北京時間2019年4月10日21時,人類首張黑洞照片面世, 該黑洞位于室女座一個巨橢圓星系M87的中心,距離地球5500萬光年,質量約為太陽的65億倍。它的核心區域存在一個陰影,周圍環繞一個新月狀光環。 愛因斯坦廣義相對論被證明在極端條件下仍然成立。

北京時間3月24日晚10點,中國科學家參與的事件視界望遠鏡(ETH)合作組織公布最新研究成果:發現了偏振光下M87超大質量黑洞的影像。

超大質量黑洞與其他相對較低質量的黑洞比較下,有一些有趣的區別:超大質量黑洞的平均密度可以很低,甚至比空氣的密度還要低。這是因為史瓦西半徑與其質量成正比,而密度則與體積成反比。由于球體(如非旋轉黑洞的事件視界)體積是與半徑立方成正比,而質量差不多以直線增長,體積增長率則會更大。故此,密度會隨黑洞半徑增長而減少,在視界附近的潮汐力會明顯的較弱。由于中央引力奇點距離視界很遠,若假想一個太空人向黑洞的中央移動時,他不會感受到明顯的潮汐力,直至他到達黑洞的深處。

推導過程

史瓦西半徑的公式:R=2GM/c^2

G=6.67*10^(-11),是引力常量

M為天體質量

c=3*10^8m/s光速(應為299792458m/s取近似)

密度公式p=m/v

球體體積V=(4/3)*πR^3

密度p=M/V=M/[(4/3)*πR^3]

=3M/[4π(2GM/c^2)^3]

=3c^6/(32*πG^3*M^2)

除了M均為常量

代入π=3.14……

G=6.67*10^(-11)

c=3*10^8m/s

若令k=3c^6/(32*πG^3)=7.335*10^79

p=3c^6/(32*πG^3*M^2)=k/M2=7.335*10^79/M^2

由于史瓦西半徑是形成黑洞天體的最大天體半徑,其半徑比這個小,半徑小體積就會小,質量一定時密度就大,所以史瓦西半徑下的黑洞密度最小,也就是上式密度最小,根據上式,密度與質量的平方呈反比,其余皆為常數,所以質量越大的物體密度越小。

如果地球成為黑洞,史瓦西半徑R=0. 009m,密度p=2.05*10^30kg/m^3

太陽(質量M=2*10^30kg)R=2964m,p=1.83*10^19kg/m^3

20萬倍太陽天體M=4*10^35kg,R=6*10^8m,p=4.6*10^8kg/m^3

1g球體:R=1.48*10^(-30)m,p=7.335*10^85kg/m^3

另外受到天體自轉等其他影響,這里的史瓦西半徑是理想狀態,不自轉的絕對球體,一般情況下稍有不同(自轉,橢球體)。

一些星系,如0402+379星系有兩個超大質量黑洞,形成一個二元系統。若它們相撞,將會產生強勁的重力波。最新超級計算機模型顯示,星系中心超大質量黑洞可能起源于宇宙最早期星系碰撞質量是太陽數百萬倍至數十億倍的超大質量黑洞通常存在于每個星系的中心區域,天文學家現發現超大質量黑洞存在于宇宙形成之初的10億年內。目前,超級計算機計算顯示,宇宙早期超大質量原星系之間的合并為超大質量黑洞的孕育提供了「滋養平台」 。

宇宙誕生于137億年前。在宇宙早期,巨型原始星系之間的合并十分普遍,超級計算機模擬顯示這種原始星系碰撞合并形成一種不穩定、旋轉氣體盤狀結構,其中的漏斗狀氣體僅在10萬年內就逐漸堆積形成太陽質量1億多倍的微型氣體云。該氣體云崩潰形成黑洞,致使該黑洞在大約1億年里通過從周圍盤狀結構吸取氣體形成太陽10億倍的質量。此前天文學家曾認為超大質量黑洞、星系和其它巨型星系結構通過逐漸引力吸引宇宙物質,最終形成質量越來越大的星系結構。

美國俄亥俄州大學天文學家斯特利奧斯-卡贊特茲迪斯(Stelios Kazantzidis)是該研究報告合著作者之一,他說:「我們的研究結果顯示星系和超大質量黑洞在內的較大宇宙結構體在宇宙歷史進程中形成時間很短暫。」他指出,這項最新研究對于我們理解黑洞和星系的進化具有更深遠的意義。卡贊特茲解釋稱,依據傳統理論,星系的性質和其中心的黑洞質量密切相關,兩者處于「平行生長關系」,但這一理論現應當進行修改。 在我們的最新超級計算機模型中,黑洞的生長速度快于星系,因此黑洞并不完全受星系的增長所控制。瑞士蘇黎世大學天體物理學家盧西奧-梅耶(Lucio Mayer)是該項研究負責人,他指出,該模型的一個重要結論是宇宙最早期的星系中心區域擁有比之前預期更大的超大質量黑洞。這項最新發現將有助天文學家更好地揭開神秘的引力波,依據愛因斯坦的廣義相對論,遠古星系合并將形成壯觀的引力波,所形成的漣漪在時空和太空中的殘留部分仍能探測到。目前,這項科學研究發表在8月26日出版的《自然》雜志上。

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