660亿倍太阳质量:这个黑洞的体积,足以吞噬整个太阳系


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黑洞是相对论最著名的预测之一 , 它由爱因斯坦和史瓦西在理论上提出和证明 , 后又经霍金等人进一步完善 , 2019年第一张黑洞照片问世后 , “黑洞在宇宙中普遍存在” , 彻底成了科学界的共识 。

和同样遍布全宇宙但体积大小各异的恒星一样 , 黑洞的质量和大小也是有区别的 , 理论上最小的黑洞能达到量子级别 , 但天文学家见的最多的还是由恒星坍塌而来的黑洞 , 也就是所谓的恒星级黑洞 , 虽然它们的质量只有的太阳的几十倍 , 但如果恒星级黑洞周围还存在其他大质量恒星的话 , 它就会越吃越胖 , 最后变成一个100到10万倍太阳质量的中等质量黑洞 。

天文观测结果显示 , 除了恒星级黑洞外 , 在每个星系的中心区域还都存在一个超大质量黑洞 , 比如银河系的中心430万倍太阳质量的人马座A* , 以及2019年拍摄的 ,位于5500万光年之外 , 680万倍太阳质量的M87星系中心黑洞 , 正是这些超大质量黑洞用自身的引力 , 维持着所在星系数千亿颗恒星的稳定 , 才保证宇宙中的星系不会分崩离析 。

然而目前人类发现的 , 宇宙中质量的最大的黑洞 , 却并不位于星系中心 , 而是位于类星体TON618的中心 , 和拥有数千亿颗恒星的星系不同 , 通常位于数百亿光年外的类星体们 , 一般被认为是星系的“前身” , 也是说随着核心附近“燃料”逐渐耗尽 , 类星体将会演化成普通的旋涡星系和椭圆星系 。

具体到TON618来看 , 它距离地球104亿光年 , 质量达到了太阳的660亿倍 , 模仿以前“把某颗恒星与太阳调换 , 太阳系将会如何如何”的类比 , 视界半径达到1920亿千米 , 是太阳半径2.76万倍的TON 618如果和太阳互换位置 , 那么整个太阳系所有天体都将位于黑洞内部 , 再到TON 618的吸积盘范围的话 , 半径一光年的太阳系都有可能被这一个黑洞“填满“ 。

得益于第一张黑洞照片的问世 , 现在很多人都知道了黑洞是一个连光都无法逃逸的强引力场 , 不过这么说其实并不太准确 , 因为真正完全不可见的黑洞 , 只是整个黑洞系统的一部分 , 剩下的吸积盘和黑洞喷流 , 则是宇宙中亮度最强的物体之一 , 比如TON 618的吸积盘光度就是太阳的140万亿倍 , 所以天文学家才能隔着104亿光年 , 从地球上看到他 , 准确来说是看到104亿年前的它 。

在霍金提出他的”黑洞蒸发“理论之前 , 科学界认为黑洞是会永远存在于宇宙中的天体 , 因为它的逃逸速度大于光速 , 连光子都无法带着能量逃出黑洞 , 所以黑洞是不可能发生能量亏损的 , 但量子力学认为在微观层面 , 一直存在着无休止的量子涨落 , 黑洞周围也不例外 。

所以霍金结合微观量子力学和宏观的广义相对论后发现 , 黑洞视界边缘的量子涨落 , 会不断带走黑洞的质量也就是能量 , 如果某个黑洞没有吸积盘或者已经没有物质可供吞噬 , 从外界看来黑洞就会因为量子涨落而向外辐射能量 , 久而久之黑洞的质量和体积就会下降 , 并最终在宇宙中消失不见 。

不过这种被称为霍金辐射的能量释放过程 , 还和黑洞的质量有很大关系 , 质量越小的黑洞霍金辐射越强 , 寿命越短 , 这也是为什么物理学家不怕对撞机生成黑洞的原因 , 而宇宙中的天然黑洞 , 尤其是超大质量黑洞 , 霍金辐射对它们来说是很弱的 , 在宇宙未来继续存在的日子里 , 它们都不会因为霍金辐射而消失 。

其实从宇宙层面来看 , 太阳系和黑洞是不太可能发生故事的 , 因为距离最近的HR 6819黑洞都在1000光年之外 , 虽然有天文学家认为 , 随着太阳系未来继续绕银河系中心公转 , 有可能碰到银河系内的流浪黑洞 , 但宇宙天体之间的距离都很漫长 , 且黑洞只会威胁到视界之内的天体 , 所以就算黑洞路过太阳系 , 只要它不从太阳身边经过就没事 。

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