銀河系中心的黑洞會(huì)威脅到太陽(yáng)系嗎？

本文來(lái)自微信公眾號(hào)：SF 中文 （ID：kexuejiaodian），作者：SF

文 | 凱蒂?麥克（Katie Mack）

譯 | 麥李

編 | 陳強(qiáng)

原文刊載于《科學(xué)焦點(diǎn)》2023 年第 12 期

2022 年 5 月，利用事件視界望遠(yuǎn)鏡（EHT），天文學(xué)家拍攝了位于銀河系中心的人馬座 A * 黑洞的第一張照片。人馬座 A * 黑洞屬于超大質(zhì)量黑洞，質(zhì)量是太陽(yáng)的 400 萬(wàn)倍。

EHT 是一個(gè)全球合作項(xiàng)目，致力于捕捉超大質(zhì)量黑洞的身影。它可以將世界各地的天文臺(tái)聯(lián)系起來(lái)，并將許多觀測(cè)到的數(shù)據(jù)整合成一張超高分辨率的圖像。

根據(jù)人馬座 A * 黑洞的照片，我們可以看到黑洞中心有一大片陰影。這個(gè)陰影的存在并不是因?yàn)楣饩€被阻擋了，而是因?yàn)橐坏┻M(jìn)入事件視界的范圍，就連光線也無(wú)法逃離黑洞，也就是說(shuō)，我們是看不見(jiàn)黑洞內(nèi)部的。

在引力作用下，經(jīng)過(guò)黑洞附近的光線，傳播路徑也會(huì)被扭曲，因此看上去，就像是明亮的光圈中間有一個(gè)黑色的洞。也就是說(shuō)，黑洞的陰影看起來(lái)是黑的，不是因?yàn)楣饩€被擋住了，而是因?yàn)楣饩€被吞噬了。

黑洞能吞噬包括光在內(nèi)的一切物質(zhì)

事件視界其實(shí)是黑洞的邊界。事件視界意味著“不歸點(diǎn)”，任何越過(guò)這條邊界的東西都無(wú)法逃離黑洞。

在事件視界處，逃逸速度（即逃離黑洞引力所需的速度）等于光速。而愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論將光速設(shè)定為一個(gè)硬性限制――宇宙中任何物體的速度都不會(huì)超過(guò)光速。因此，沒(méi)有任何東西可以逃離黑洞。

人馬座 A * 黑洞的圖像進(jìn)一步向我們證實(shí)了，宇宙中不僅存在超大質(zhì)量黑洞，而且超大質(zhì)量黑洞也符合相對(duì)論理論。

當(dāng)然，人馬座 A * 黑洞不僅僅會(huì)吞噬光線。像所有的超大質(zhì)量黑洞一樣，它會(huì)吸引任何徘徊在事件視界附近的氣體、塵埃和熾熱的等離子體。每隔一段時(shí)期，就會(huì)發(fā)生讓天文學(xué)家非常興奮的事――超大質(zhì)量黑洞會(huì)吞噬整個(gè)恒星系統(tǒng)。當(dāng)恒星被潮汐力（物體上各部分到引力源的距離不同，受到的引力大小也不同，從而產(chǎn)生引力差，這種引力差就是潮汐力）撕裂時(shí)，會(huì)發(fā)射出強(qiáng)烈的 X 射線。

到目前為止，我們只觀察到人馬座 A * 黑洞吞噬了幾團(tuán)氣體云，但我們知道它并不“挑食”。

那么，我們應(yīng)該擔(dān)心嗎？在我們銀河系中心有一個(gè)貪得無(wú)厭的龐然大物，質(zhì)量是太陽(yáng)的 400 萬(wàn)倍，它會(huì)讓天文學(xué)家夜不能寐嗎？

只要保持一定的距離，黑洞就不會(huì)威脅到我們

其實(shí)不會(huì)。盡管我們都知道黑洞連光線都不放過(guò)，但是，不管多大的黑洞，都傷害不了遠(yuǎn)未接近它的人。這要?dú)w功于引力在不同距離上的微妙作用。

根據(jù)愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論，我們之所以會(huì)被引力牽引，是因?yàn)橐粋€(gè)大質(zhì)量天體會(huì)讓周圍的空間發(fā)生彎曲，改變物質(zhì)和光在大質(zhì)量天體周圍空間中的運(yùn)動(dòng)方式。

所有的物質(zhì)和能量都會(huì)在某種程度上使空間彎曲，因?yàn)橐κ且环N無(wú)處不在的力量。你現(xiàn)在所在的空間也會(huì)受到宇宙中其他一切事物的引力影響，盡管有些引力的影響極其微弱。

黑洞的特殊之處在于，核心部分的奇點(diǎn)具有無(wú)窮大的空間曲率。因此，在事件視界內(nèi)，想要離開(kāi)黑洞是不可能的。換句話說(shuō)，任何企圖離開(kāi)黑洞奇點(diǎn)的路線，最終都會(huì)回到奇點(diǎn)。

即使不靠近事件視界，就在它附近的區(qū)域，潮汐力也能摧毀許多東西。但是，如果你遠(yuǎn)離了這些有危險(xiǎn)的區(qū)域，黑洞空間曲率對(duì)你的影響，就跟其他任何普通恒星或大團(tuán)物質(zhì)一樣了。

如果太陽(yáng)現(xiàn)在坍縮成黑洞，地球還會(huì)繼續(xù)繞軌道運(yùn)行，完全不受影響。此時(shí)，太陽(yáng)的溫度、亮度都會(huì)下降許多，但我們離得足夠遠(yuǎn)，我們甚至都測(cè)量不出來(lái)太陽(yáng)的引力變化。

當(dāng)談到位于銀河系中心的超大質(zhì)量黑洞人馬座 A * 時(shí)，它的引力不僅對(duì)我們太陽(yáng)系沒(méi)有威脅性，也不會(huì)對(duì)太陽(yáng)系圍繞銀河系中心的運(yùn)行軌道有太大影響。

在銀河系中心，恒星、氣體和塵埃的總質(zhì)量比人馬座 A * 黑洞重了幾個(gè)數(shù)量級(jí)，這還不包括充滿整個(gè)空間的幽靈般的暗物質(zhì)。但是，太陽(yáng)系的運(yùn)行軌道，以及銀河系內(nèi)其他所有恒星的運(yùn)行軌道，都是安全的。

至少現(xiàn)在是這樣。

大約 40 億年后，銀河系將與仙女座星系相撞，恒星和行星會(huì)因引力的擾動(dòng)而被拋擲到宇宙各處，就像一場(chǎng)璀璨的煙花表演。這可能導(dǎo)致兩個(gè)星系中心的超大質(zhì)量黑洞旋轉(zhuǎn)著合并在一起。

現(xiàn)在，我們還無(wú)法預(yù)測(cè)，在那個(gè)時(shí)候太陽(yáng)系會(huì)發(fā)生什么。但是，希望在宇宙的某個(gè)遙遠(yuǎn)的地方，有人會(huì)準(zhǔn)備好他們的相機(jī)，捕捉到這令人驚嘆的景象。

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