研究提出超大质量黑洞周围存在类似围绕恒星运转的行星

研讨提出超大质量黑洞周围存在相似环绕恒星工作的行星

 

　　据科技日报：浩瀚世界中，黑洞犹如一只吞噬猛兽，没有任何物质能从它的巨大引力“魔爪”中逃脱，就连光也不破例。近来，有研讨团队提出，超大质量黑洞周围存在相似环绕恒星工作的行星。这类行星是怎么构成的?是否普遍存在?它们又是怎么被发现的?这些行星上是否有生命存在?带着这些问题，科技日报记者专访了华中科技大学物理学院副院长吴庆文教授。

 

 

间隔决议黑洞行星能否“降生”

 

　　在黑洞邻近发现行星并非一次偶尔之举。

 

　　人类是世界中唯一的生命吗?为答复这个问题，科学家不断搜寻系外行星。2019年诺贝尔物理学奖三位获奖者中，就有两人是由于在系外行星研讨方面取得突破性进展而获奖。

　　到目前，咱们已发现4000多个系外行星。

 

　　“系外行星是当时天文学最热点和最前沿的研讨范畴之一，科学家主要是在相似太阳这样的恒星周围寻觅。”吴庆文说，寻觅更多系外行星，有利于理解太阳系构成、地球演化史及生命来源等谜题。

 

　　近来，日本研讨团队表明银河系中心黑洞周围也或许存在很多行星，这一新观念顿时引爆学术界。

 

　　吴庆文介绍，此前科学家使用阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波望远镜阵列(ALMA)，观测到相似前期太阳系的构成进程。首先是气体和尘土在自引力效果下坍缩构成恒星;跟着时间推移，恒星周围的盘状气体、尘土等会逐步集合构成更大团块，并进一步凝聚，逐步构成行星。

 

　　日本天文学家提出，气体和尘土并非年青恒星独有，在星系中心黑洞周围也存在着很多气体和尘土，其质量能够比原恒星盘大数十亿倍，像银河系中心黑洞这样黯淡、寒冷的超大质量黑洞或许也是孕育行星的抱负场所。

 

　　冰的构成以及更多气体和尘土等的凝聚，是构成行星的关键条件。吴庆文说，黑洞周围气体盘中，离黑洞越近气体温度越高，但在必定间隔之外，温度足够低，能够让一些水变成冰。经核算，关于银河系中心这种400万倍太阳质量的超大质量黑洞来说，间隔黑洞大约10光年，就足以让尘土和水等气体凝聚，并构成几倍到几千倍地球质量的行星，这类行星被称为黑洞行星。

 

　　日子在黑洞身边，黑洞行星多少有些“担惊受怕”。黑洞具有强壮的引力，在视界规模之内连光都难以逃脱，即便在稍远一点的地方，黑洞周围强壮的潮汐力也或许将天体撕碎。这听上去非常恐惧，但跟着间隔进一步增大，黑洞引力将会敏捷减小，在必定间隔以外(约几光年)，炙热气体的运动简直不再受黑洞引力操控。所以，黑洞行星的构成条件已决议它不会被黑洞吞噬。

 

　　悠远的间隔，正是黑洞行星构成壮大的温床。

 

 

另辟蹊径寻觅类地行星

 

　　吴庆文说，世界存在数千亿个星系，每个星系又存在数千亿颗恒星，因此类地行星必定存在，黑洞行星或许也应该普遍存在。因间隔悠远，人类对银河系中心超大质量黑洞周围的行星进行直接探测，还存在巨大困难。

 

　　或许另辟蹊径才干找到正确的答案。

 

　　此前，日本鹿儿岛大学天体物理学教授惠田敬一以为，现代天体物理学发展显现出一种倾向，即向不习惯的、出人意料的、甚至仿佛是不或许的方向发展。

 

　　“人类作为日子在行星上的才智生物，一直对环绕其他恒星绕转的行星有着浓厚兴趣。”吴庆文介绍，世界存在活动星系核、低光度星系核和X射线双星等不同的黑洞体系，根据惠田敬一团队的研讨模型，生命周期较短、光度相对较低的活动星系核周围一般会呈现黑洞行星。

 

　　一般来说，关于常见的环绕恒星工作的行星体系，构成恒星后，尘土和气体会在重生恒星周围原行星盘中冷却，尘土会凝聚集合成更大的颗粒，在磕碰和紧缩中构成小行星，小行星之间相互磕碰构成更大尺度的行星胚胎，终究经过不同的物理进程构成不同的行星，如相似木星的气体巨行星，或相似地球的岩石行星。

 

　　与恒星相同，黑洞也有相似的培养行星的“育婴室”。吴庆文说，超大质量黑洞一般坐落星系中心，经过吸积物质向星系提供能量。吸积是一种细密中心天体经过引力效果捕获周围介质的高效率进程，被吸积的物质由于带有初始角动量而环绕中心黑洞旋转构成吸积盘。除吸积盘外，黑洞周围还存在着巨大的尘土环，在吸积盘外区和尘土环中的物质与原行星盘存在必定相似性，以此为基础考虑黑洞周围是否存在行星，非常合理。

 

　　惠田敬一团队的模型核算结果显现，最或许构成的黑洞行星质量约是地球的几十到几百倍，甚至有或许到达行星质量上限。在默认两种行星平均内部密度相似的条件下，黑洞行星半径最大可到达地球半径的十倍。

 

 

“缝隙”中寻觅地外生命

 

　　“生命来源是一个严重的科学命题，黑洞行星上是否有或许存在生命形状值得研讨。”吴庆文表明，生命很伟大，但也很脆弱，适合、安全的环境对孕育生命起到至关重要的效果。

 

　　吴庆文指出，尽管星系中心超大质量黑洞周围能够构成行星，但这类行星和恒星周围行星有着较大的差异。

 

　　相似地球这种行星环绕类太阳恒星工作，能够获得阳光滋润，黑洞行星未必具有这个条件。尽管不排除黑洞周围或许构成相似太阳系的恒星和行星体系，但是黑洞行星与黑洞的间隔比地球到太阳的间隔大许多，关于形单影只的黑洞行星而言，不必定像地球相同具有阳光。

 

　　银河系中心黑洞辐射主要是在X射线波段，而太阳辐射主要是在光学波段，意味着黑洞行星无法获得较好的日照。此外，超大质量黑洞周围存在许多高能活动现象，这些高能X射线辐射或紫外辐射会将行星外表的大气电离并吹走。火星外表大气极其稀薄，正是由于其大气简直都被太阳风剥离。

 

　　吴庆文说，生命存在需要特定条件，比方适合的温度、水等。行星构成后，根据中心恒星的光度和与行星的间隔，咱们能够预算行星的外表温度，判断其是否宜居。假如黑洞行星是孤立的，很难具有上述条件。此外，考虑到黑洞周围X射线爆发、黑洞潮汐分裂、中心区域超新星爆发等高能事情，生命在这里生存非常困难。

 

　　通常在搜寻地外生命进程中，会考虑行星是否处在宜居带上，以及在恒星周围适合间隔内，水是否能以液态方法存在，这样才有孕育生命的或许。

 

　　需要指出的是，在黑洞行星中寻觅生命的痕迹，除满意液态水存在条件外，还必须考虑更多因素。假如在星系中心区域恒星等物质相对密集，黑洞行星很简单遭到一些灾难性事情的影响，例如星系中心黑洞活动发生很多的高能射线、部分近间隔的恒星被中心超大质量黑洞分裂等，这些高能天文事情或许每几千年就会呈现，这将给黑洞周围行星生命带来毁灭性打击。

 

　　吴庆文说，目前关于黑洞行星的一切均是初步探究与核算，或许在不久的将来，黑洞这一现代天文学“魔主”的神秘面纱终将被揭开。

 

　　“在黑洞邻近探寻生命痕迹的或许性难以预料，但假如咱们永远不去探究，或许性便是零。”吴庆文表明，探究星际本应如此，尽管人类还无从得知黑洞行星上是否有或许存在生命。