你是否想象过,人类文明会以何种方式终结?是无休止的世界核战争,还是偶然飞来的小行星撞地球?是太阳爆炸,在耗尽氢元素后并坍缩为黑洞,还是来自宇宙深处的伽马射线暴?短期来看,这一切似乎都不会突然发生。

你需要注意的是,科学家们提出了一种新的可能存在的毁灭太阳系的灾难——地球可能会被“升级版”的黑洞,也就是“流浪黑洞”所吞噬!

和普通的黑洞比起来,流浪黑洞可怕在哪儿?重点就在“流浪”二字上。它们不像一般的天体,有着固定的运动轨迹,而是在浩瀚的宇宙空间中横冲直撞,没人知道它下一秒要前往哪个方向。而科学家们已知的最大流浪黑洞,已经存在了90亿年,每天都要吞噬掉一颗地球!

不可预测,自然就难以预防。也就是说,如果某一天某颗流浪黑洞突然“心血来潮”,朝着太阳系的方向进发,那么它很可能在不久后就吞噬整个太阳系,人类文明也将就此灭绝!甚至,在距离太阳系仅80光年的地方,就有流浪黑洞可能存在的踪迹。

流浪黑洞到底是怎么诞生的,为啥和别的黑洞不一样?它真的有可能流浪到太阳系,吞噬地球吗?如果真的这样,地球和人类又将遭遇到什么呢?

被“第三者”插足,才有了流浪黑洞

如果你稍微关注天文,你就会知道,黑洞是一种引力极其强大的天体。它的引力强大到其影响范围内的光都无法逃脱,用专业术语表述就是“视界内的逃逸速度大于光速”,因此才表现出了我们认知中熟悉的模样——一个绝对漆黑的圆。

就像在夜晚不开灯的房间里,我们的双眼什么都无法看到一样,黑洞所在之处的光都被它吞噬了,没有光,我们自然也就只能看到一片虚无的黑暗。

黑洞会吞噬它周围存在的一切天体,但即使已经强大到如此境界,它从本质上看也还是一个天体,也就是说,它的运作是遵守所有天体的运作规律的。

黑洞一般由恒星演变而来。恒星在耗尽内部的所有氢原子,无法继续进行核聚变后,就会向内部坍缩,把极大的质量压缩进极小的体积之中,从而迸发出巨大的引力。在成为黑洞后,它还是会延续曾经作为恒星时的运行轨迹,绕着所在大星系的中心公转。

用太阳来打比方,就是太阳在寿命耗尽,坍缩成黑洞后,还是会继续绕着银河系的中心公转。

正因此,即使对于黑洞来说,地球乃至于整个太阳系都是“吹弹可破”的,我们也并不担心地球会被黑洞所吞噬。因为有着既定运行轨迹的黑洞都距离我们十分遥远,除非发生什么未知的事件让这些黑洞移位,否则它们很难影响到地球。

然而,“流浪黑洞”的发现打破了这一平衡。2022年初,来自美国约翰斯·霍普金斯大学的凯拉什·萨胡(Kailash Sahu)及其领导的研究团队发现了第一颗流浪黑洞,几位科学家将他们的研究成果发布在了物理学网站arXiv上,这一成果后来被《天体物理学报》接收。

他们依靠着“微引力透镜”这一宇宙中的独特天文现象而发现了流浪黑洞的存在。在“微引力透镜”现象中,当像黑洞这样的巨大天体从恒星前经过时,作为背景的恒星会突然变得明亮。

2011年,科学家们借助哈勃望远镜看到了一颗约2万光年外的恒星突然亮了许多,这意味着当时有一个巨大的天体从这颗恒星前经过了。巨大天体的引力会使恒星发出的光线扭曲,这就导致了恒星看起来好像比之前更亮了。不过,当时的科学家们还不能确定这一巨大天体是否是黑洞。

萨胡的团队对这颗恒星发生的“微引力透镜”现象十分重视,在接下来的六年内不间断地观察着恒星的光线数据和位移情况。他们探测了经过恒星的巨大天体的亮度,但发现天体竟然没有任何亮度,同时,恒星的“微引力透镜”竟持续发生了300天。

这一切现象都表明,经过恒星的天体正是一颗巨大的黑洞!在后续的研究中,萨胡的团队测算出了这一黑洞的质量,约为太阳的7.1倍,运动速度则在每秒45公里左右,比它周围恒星的运动速度都快得多。

这也就意味着,这颗黑洞并没有像正常的天体那样,绕着既定的线路运转,而是由于某种原因离开了原来的运行轨道,并移动到了科学家们观测到“微引力透镜”的这一恒星星系——也就是说,这是科学家们首次观测到的,第一颗“流浪黑洞”!

直到2023年,来自耶鲁大学的Pieter van Dokkum才无意中发现了流浪黑洞的成因,竟然与“第三者”的插足有关。

原来,Dokkum教授在检查哈勃望远镜曾经拍摄的旧照时,发现了一张十分有意思的照片:照片中所拍摄到的星群并不像我们常规认知中的那样,围绕一个中心,像波纹一样扩散至四周,反而像一条绳子,从某个星系中被“扯”了出来。同时,这条绳子一样的星群的亮度还大大低于周围的星系。

在经过精密的计算和分析后,Dokkum教授及其研究团队得出了结论——这条“星绳”的成因是流浪黑洞偶然经过了其原本所在的星系。这就导致了它经过路径旁的天体都被它巨大的引力“扯”了出来,但还来不及被完全吞噬,流浪黑洞就已离开。

同时,Dokkum的团队还揭开了流浪黑洞的成因之谜。他们认为,这颗流浪黑洞的起源是在约5000万年前,两个巨大星系的碰撞。在两个巨大星系的中心各自有着一颗巨大黑洞,在星系发生碰撞时,两颗黑洞也相应地发生了碰撞和纠缠。

就在两颗黑洞打得火热之时,第三个中心存在巨大黑洞的巨型星系也恰好抵达了“战场”,三颗黑洞就这么“难舍难分”了起来。

经过漫长的“战斗”后,三颗黑洞终于有了一个结果:在激烈的碰撞中,最初开始碰撞的两颗黑洞中的其中一颗,被后来偶然加入的“第三者”黑洞“挤”了出去,就此成为了一颗流浪黑洞。

这颗流浪黑洞的体积巨大,达到了太阳的2000万倍,飞行速度更是达到了惊人的每秒452公里,照这个速度,只需短短的14分钟,它就能从地球飞到月球。而哈勃望远镜拍摄的照片中也揭露了这颗黑洞的所在之处——正是“星绳”前端那一小片黑暗区域。

其他流浪黑洞的成因也和这颗流浪黑洞一样大差不差,来源于不同矮星系之间的合并或碰撞。在星系间的合并或碰撞发生时,要么两颗或多颗黑洞会合并在一起,成为更大的黑洞;要么其中一颗就会被挤出这一片区域,开始在浩渺的宇宙空间中流浪。

最可怕和最小的流浪黑洞

那么,人类迄今为止发现的最可怕的流浪黑洞是哪一颗呢?有部分科学家认为,是一颗编号为J1144的黑洞。它已经存在了至少90亿年,目前的质量已经超过了太阳的30亿倍,且每天还要吞噬掉相当于一颗地球质量的物质。

要知道,位于银河系中心的黑洞的质量也只有太阳的400万倍;而宇宙从诞生至今的年龄也不过138亿年左右——看来,J1144确实是一颗宇宙历史上相当重量级的黑洞。

不过,也有科学家认为,J1144并不是一颗流浪黑洞。而事实究竟如何,还需要科学家们的后续研究证实。

至于最小的流浪黑洞,则可能正是首次发现流浪黑洞的萨胡团队发现的那一颗黑洞,它的编号为OB110462,质量仅有太阳的7.1倍。加州大学伯克利分校的凯西·林(Casey Lam)团队同样对这颗黑洞进行了一定的研究,得出其质量的范围却与萨胡团队的差别巨大,只有太阳质量的1.6~4.4倍,它甚至可能是一颗中子星,而非一颗黑洞。

计算结果的差异来源于两个团队使用的数据和分析原理不同,但在天文学界,仍是萨胡团队的结果更广为人知——但无论如何,OB110462是人类目前已知的最小流浪黑洞,应是没有异议的。

在我们的印象中,黑洞的质量总是特别巨大的,又为何会出现质量很小的黑洞呢?这是因为,宇宙中除了大质量的恒星黑洞外,还有另一种黑洞——原切黑洞。它和由恒星死亡而诞生的黑洞不同,是在宇宙大爆炸的瞬间因为空间中质量分布不均匀而偶然诞生的。

原切黑洞的质量极小,通常只有月亮或太阳的几倍到几十倍那么大,对应的体积大小也只有区区几毫米到几厘米的直径。曾有科学家提出了一个“第九行星”的有趣观点:他认为,太阳系边缘就藏着这么一颗原切黑洞,影响着冥王星以外的各种小天体的轨道,它正是人类一直寻找却一直不见踪影的“第九行星”。

距离太阳系最近的流浪黑洞,会威胁地球吗?

那么,距离太阳系最近的流浪黑洞又是哪一颗呢?这应该是我们最关心的问题,因为这毕竟关系到地球和人类的生死存亡。

一般认为,由哈勃望远镜发现的距离太阳5000光年外的黑洞Gaia BH1就是距离太阳系最近的流浪黑洞了,它的位置在船底-人马螺旋臂,与太阳系所在的猎户座旋臂互为犄角。但它的移动速度并不算快,似乎也并不是冲着太阳系方向移动的。

不过,根据统计学概率计算来说,科学家们认为宇宙中可能存在上亿颗流浪黑洞,而其中距离地球最近的距离可能只在80光年左右——只不过,我们目前还没发现这颗黑洞的实际存在。

无论如何,短期内都不会有黑洞流浪到太阳系附近,以至于吞噬地球。但这并不阻碍我们畅想:如果黑洞真的吞噬了地球,地球上的我们又会感受到什么呢?

首先,大气层会在几秒钟内迅速被黑洞的引力所剖离,成为黑洞发光的吸积盘的一部分;随后,海洋也会很快蒸发完毕;地壳和地幔会融化成液态,也被黑洞巨大的引力吸引到吸积盘中,并在漫长的时间后进入黑洞中心,成为黑洞质量的一部分。

至于地球上的我们,可能在黑洞吸走大气层的一瞬间就同时被吸走,并融化或是分解,也成为吸积盘的一部分,即使在此时侥幸还在地面,也会很快被失去大气层保护的阳光烤成焦炭或液体——幸运的是,这个过程会发生得非常快,还感受不到痛苦,我们就一命呜呼了。

人类对于黑洞还所知甚少,若在不久后的将来,我们更新了技术手段,可以近距离观测黑洞,我们或许就可以真正发现天体或生命被吸入黑洞后会发生什么,或许也能从中找到把人类文明从灭亡于黑洞这一“诅咒”中解脱出来的方法。

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