研究提出超大質量黑洞周圍存在類似圍繞恒星運轉的行星
時間：2025-12-08 00:17:21 來源：骨軟筋酥網 作者：知識 閱讀：897次
研究提出超大質量黑洞周圍存在類似圍繞恒星運轉的行星
（神秘的地球uux.cn報道）據科技日報：浩瀚宇宙中，黑洞猶如一只吞噬猛獸，提出沒有任何物質能從它的超大存類巨大引力“魔爪”中逃脫，就連光也不例外。質量周圍轉近日，黑洞有研究團隊提出，似圍超大質量黑洞周圍存在類似圍繞恒星運轉的繞恒行星。這類行星是星運行星如何形成的？是否普遍存在？它們又是如何被發現的？這些行星上是否有生命存在？帶著這些問題，科技日報記者專訪了華中科技大學物理學院副院長吳慶文教授。研究
距離決定黑洞行星能否“降生”
在黑洞附近發現行星并非一次偶然之舉。提出
人類是超大存類宇宙中唯一的生命嗎？為回答這個問題，科學家不斷搜尋系外行星。質量周圍轉2019年諾貝爾物理學獎三位獲獎者中，黑洞就有兩人是似圍因為在系外行星研究方面取得突破性進展而獲獎。
截至目前，繞恒我們已發現4000多個系外行星。
“系外行星是當前天文學最熱點和最前沿的研究領域之一，科學家主要是在類似太陽這樣的恒星周圍尋找。”吳慶文說，尋找更多系外行星，有利于理解太陽系形成、地球演化史及生命起源等謎題。
近日，日本研究團隊表示銀河系中心黑洞周圍也可能存在大量行星，這一新觀點頓時引爆學術界。
吳慶文介紹，此前科學家利用阿塔卡瑪大型毫米波/亞毫米波望遠鏡陣列（ALMA），觀測到類似早期太陽系的形成過程。首先是氣體和塵埃在自引力作用下坍縮形成恒星；隨著時間推移，恒星周圍的盤狀氣體、塵埃等會逐漸聚集形成更大團塊，并進一步凝聚，逐漸形成行星。
日本天文學家提出，氣體和塵埃并非年輕恒星獨有，在星系中心黑洞周圍也存在著大量氣體和塵埃，其質量可以比原恒星盤大數十億倍，像銀河系中心黑洞這樣黯淡、寒冷的超大質量黑洞或許也是孕育行星的理想場所。
冰的形成以及更多氣體和塵埃等的凝結，是形成行星的關鍵條件。吳慶文說，黑洞周圍氣體盤中，離黑洞越近氣體溫度越高，但在一定距離之外，溫度足夠低，能夠讓一些水變成冰。經計算，對于銀河系中心這種400萬倍太陽質量的超大質量黑洞來說，距離黑洞大約10光年，就足以讓塵埃和水等氣體凝結，并形成幾倍到幾千倍地球質量的行星，這類行星被稱為黑洞行星。
生活在黑洞身邊，黑洞行星多少有些“擔驚受怕”。黑洞擁有強大的引力，在視界范圍之內連光都難以逃脫，即便在稍遠一點的地方，黑洞周圍強大的潮汐力也可能將天體撕碎。這聽上去非常恐怖，但隨著距離進一步增大，黑洞引力將會迅速減小，在一定距離以外（約幾光年），炙熱氣體的運動幾乎不再受黑洞引力控制。所以，黑洞行星的形成條件已決定它不會被黑洞吞噬。
遙遠的距離，正是黑洞行星形成壯大的溫床。
另辟蹊徑尋找類地行星
吳慶文說，宇宙存在數千億個星系，每個星系又存在數千億顆恒星，因此類地行星必然存在，黑洞行星或許也應該普遍存在。因距離遙遠，人類對銀河系中心超大質量黑洞周圍的行星進行直接探測，還存在巨大困難。
或許另辟蹊徑才能找到正確的答案。
此前，日本鹿兒島大學天體物理學教授惠田敬一認為，現代天體物理學發展顯現出一種傾向，即向不習慣的、出乎意料的、甚至仿佛是不可能的方向發展。
“人類作為生活在行星上的智慧生物，一直對圍繞其他恒星繞轉的行星有著濃厚興趣。”吳慶文介紹，宇宙存在活動星系核、低光度星系核和X射線雙星等不同的黑洞系統，根據惠田敬一團隊的研究模型，生命周期較短、光度相對較低的活動星系核周圍一般會出現黑洞行星。
一般而言，對于常見的圍繞恒星運轉的行星系統，形成恒星后，塵埃和氣體會在新生恒星周圍原行星盤中冷卻，塵埃會凝結聚集成更大的顆粒，在碰撞和壓縮中形成小行星，小行星之間相互碰撞形成更大尺寸的行星胚胎，最終經過不同的物理過程形成不同的行星，如類似木星的氣體巨行星，或類似地球的巖石行星。
與恒星一樣，黑洞也有類似的培育行星的“育嬰室”。吳慶文說，超大質量黑洞一般位于星系中心，通過吸積物質向星系提供能量。吸積是一種致密中心天體通過引力作用捕獲周圍介質的高效率過程，被吸積的物質由于帶有初始角動量而圍繞中心黑洞旋轉形成吸積盤。除吸積盤外，黑洞周圍還存在著巨大的塵埃環，在吸積盤外區和塵埃環中的物質與原行星盤存在一定相似性，以此為基礎考慮黑洞周圍是否存在行星，十分合理。
惠田敬一團隊的模型計算結果顯示，最可能形成的黑洞行星質量約是地球的幾十到幾百倍，甚至有可能達到行星質量上限。在默認兩種行星平均內部密度相似的條件下，黑洞行星半徑最大可達到地球半徑的十倍。
“夾縫”中尋找地外生命
“生命起源是一個重大的科學命題，黑洞行星上是否有可能存在生命形態值得研究。”吳慶文表示，生命很偉大，但也很脆弱，適宜、安全的環境對孕育生命起到至關重要的作用。
吳慶文指出，雖然星系中心超大質量黑洞周圍可以形成行星，但這類行星和恒星周圍行星有著較大的差異。
類似地球這種行星圍繞類太陽恒星運轉，可以獲得陽光滋潤，黑洞行星未必具有這個條件。雖然不排除黑洞周圍可能形成類似太陽系的恒星和行星系統，然而黑洞行星與黑洞的距離比地球到太陽的距離大很多，對于形單影只的黑洞行星而言，不一定像地球一樣擁有陽光。
銀河系中心黑洞輻射主要是在X射線波段，而太陽輻射主要是在光學波段，意味著黑洞行星無法獲得較好的日照。此外，超大質量黑洞周圍存在很多高能活動現象，這些高能X射線輻射或紫外輻射會將行星表面的大氣電離并吹走。火星表面大氣極其稀薄，正是因為其大氣幾乎都被太陽風剝離。
吳慶文說，生命存在需要特定條件，比如適宜的溫度、水等。行星形成后，根據中心恒星的光度和與行星的距離，我們可以估算行星的表面溫度，判斷其是否宜居。如果黑洞行星是孤立的，很難具備上述條件。此外，考慮到黑洞周圍X射線暴發、黑洞潮汐瓦解、中心區域超新星爆發等高能事件，生命在這里生存十分困難。
通常在搜尋地外生命過程中，會考慮行星是否處在宜居帶上，以及在恒星周圍適宜距離內，水是否能以液態方式存在，這樣才有孕育生命的可能。
需要指出的是，在黑洞行星中尋找生命的跡象，除滿足液態水存在條件外，還必須考慮更多因素。如果在星系中心區域恒星等物質相對密集，黑洞行星很容易受到一些災難性事件的影響，例如星系中心黑洞活動產生大量的高能射線、部分近距離的恒星被中心超大質量黑洞瓦解等，這些高能天文事件可能每幾千年就會出現，這將給黑洞周圍行星生命帶來毀滅性打擊。
吳慶文說，目前關于黑洞行星的一切均是初步探究與計算，或許在不久的將來，黑洞這一現代天文學“魔主”的神秘面紗終將被揭開。
“在黑洞附近探尋生命跡象的可能性難以預料，但如果我們永遠不去探索，可能性就是零。”吳慶文表示，探索星際本應如此，盡管人類還無從得知黑洞行星上是否有可能存在生命。
(責任編輯：綜合)
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