黑洞也能孕育行星但在上面寻找生命有点难

黑洞也能孕育行星 但在上面寻找生命有点难

浩瀚宇宙中,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,就连光也不例外。

一般而言,对于常见的围绕恒星运转的行星系统,形成恒星后,尘埃和气体会在新生恒星周围原行星盘中冷却,尘埃会凝结聚集成更大的颗粒,在碰撞和压缩中形成小行星,小行星之间相互碰撞形成更大尺寸的行星胚胎,最终经过不同的物理过程形成不同的行星,如类似木星的气体巨行星,或类似地球的岩石行星。

“系外行星是当前天文学最热点和最前沿的研究领域之一,科学家主要是在类似太阳这样的恒星周围寻找。”吴庆文说,寻找更多系外行星,有利于理解太阳系形成、地球演化史及生命起源等谜题。

“夹缝”中寻找地外生命

吴庆文说,生命存在需要特定条件,比如适宜的温度、水等。行星形成后,根据中心恒星的光度和与行星的距离,我们可以估算行星的表面温度,判断其是否宜居。如果黑洞行星是孤立的,很难具备上述条件。此外,考虑到黑洞周围X射线暴发、黑洞潮汐瓦解、中心区域超新星爆发等高能事件,生命在这里生存十分困难。

光明日报记者 夏静 光明日报通讯员 程晓

石门峰纪念公园先后修建了武汉抗战纪念园、中国抗日空军烈士纪念碑、湖北军民抗战博物馆等爱国主义教育场所……在这里,伟大的抗战精神永远激励着人们。

历史是最好的教科书,铭记历史,不是为了延续仇恨,而是为了缅怀先烈、传承爱国精神。作为武汉市唯一的以纪念抗战为题材的主题纪念性公园,武汉抗战纪念园于2005年被授予“湖北省国防教育基地”。

冰的形成以及更多气体和尘埃等的凝结,是形成行星的关键条件。吴庆文说,黑洞周围气体盘中,离黑洞越近气体温度越高,但在一定距离之外,温度足够低,能够让一些水变成冰。经计算,对于银河系中心这种400万倍太阳质量的超大质量黑洞来说,距离黑洞大约10光年,就足以让尘埃和水等气体凝结,并形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。

距离决定黑洞行星能否“降生”

此前,日本鹿儿岛大学天体物理学教授惠田敬一认为,现代天体物理学发展显现出一种倾向,即向不习惯的、出乎意料的、甚至仿佛是不可能的方向发展。

另辟蹊径寻找类地行星

需要指出的是,在黑洞行星中寻找生命的迹象,除满足液态水存在条件外,还必须考虑更多因素。如果在星系中心区域恒星等物质相对密集,黑洞行星很容易受到一些灾难性事件的影响,例如星系中心黑洞活动产生大量的高能射线、部分近距离的恒星被中心超大质量黑洞瓦解等,这些高能天文事件可能每几千年就会出现,这将给黑洞周围行星生命带来毁灭性打击。

“人类作为生活在行星上的智慧生物,一直对围绕其他恒星绕转的行星有着浓厚兴趣。”吴庆文介绍,宇宙存在活动星系核、低光度星系核和X射线双星等不同的黑洞系统,根据惠田敬一团队的研究模型,生命周期较短、光度相对较低的活动星系核周围一般会出现黑洞行星。

惠田敬一团队的模型计算结果显示,最可能形成的黑洞行星质量约是地球的几十到几百倍,甚至有可能达到行星质量上限。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达到地球半径的十倍。

或许另辟蹊径才能找到正确的答案。

“来到这里才能真切感受到当年战争的激烈,我们应该不断弘扬英烈精神。”前来参观的张女士说。

吴庆文说,宇宙存在数千亿个星系,每个星系又存在数千亿颗恒星,因此类地行星必然存在,黑洞行星或许也应该普遍存在。因距离遥远,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。

日本天文学家提出,气体和尘埃并非年轻恒星独有,在星系中心黑洞周围也存在着大量气体和尘埃,其质量可以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理想场所。

通常在搜寻地外生命过程中,会考虑行星是否处在宜居带上,以及在恒星周围适宜距离内,水是否能以液态方式存在,这样才有孕育生命的可能。

生活在黑洞身边,黑洞行星多少有些“担惊受怕”。黑洞拥有强大的引力,在视界范围之内连光都难以逃脱,即便在稍远一点的地方,黑洞周围强大的潮汐力也可能将天体撕碎。这听上去非常恐怖,但随着距离进一步增大,黑洞引力将会迅速减小,在一定距离以外(约几光年),炙热气体的运动几乎不再受黑洞引力控制。所以,黑洞行星的形成条件已决定它不会被黑洞吞噬。

吴庆文介绍,此前科学家利用阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波望远镜阵列(ALMA),观测到类似早期太阳系的形成过程。首先是气体和尘埃在自引力作用下坍缩形成恒星;随着时间推移,恒星周围的盘状气体、尘埃等会逐渐聚集形成更大团块,并进一步凝聚,逐渐形成行星。

82年前,武汉是全国抗战中心。历时四个半月的武汉会战,是抗日战争时期中日双方投入兵力最多、战线最长、时间最久、规模最大的一次战役,也是中国军队歼灭日军人数最多的一次战役。

类似地球这种行星围绕类太阳恒星运转,可以获得阳光滋润,黑洞行星未必具有这个条件。虽然不排除黑洞周围可能形成类似太阳系的恒星和行星系统,然而黑洞行星与黑洞的距离比地球到太阳的距离大很多,对于形单影只的黑洞行星而言,不一定像地球一样拥有阳光。

在黑洞附近发现行星并非一次偶然之举。

“生命起源是一个重大的科学命题,黑洞行星上是否有可能存在生命形态值得研究。”吴庆文表示,生命很伟大,但也很脆弱,适宜、安全的环境对孕育生命起到至关重要的作用。

近日,日本研究团队表示银河系中心黑洞周围也可能存在大量行星,这一新观点顿时引爆学术界。

据统计,每年有200余万人到石门峰纪念公园参观、扫墓、开展爱国主义教育活动。同时,石门峰打造了以武汉抗战为主题的户外主题公园及室内博物馆相结合的展览。自建成以来,已经与武汉市400余个团体签订了“共建爱国主义教育基地”协议。

截至目前,我们已发现4000多个系外行星。

武汉抗战纪念园有关负责人介绍,为纪念这一历史事件,湖北省文史馆、武汉市文史馆等多家单位联合石门峰纪念公园,于2005年抗战胜利暨世界反法西斯战争胜利60周年之际,建成武汉抗战纪念园。

主入口广场上“国人到此,鞠躬致敬”八个大字,与门口的军人雕塑遥相呼应。在几面宏大的武汉会战殉国烈士纪念墙上,铭刻着数千名武汉会战烈士的姓名、籍贯、军衔、部队番号、阵亡地点。拾级而上,石阶中间镶嵌的“武汉抗战大事记”令人震撼,仿佛又回到了那个浴血奋战的年代……

参加武汉保卫战的中国陆海空三军,总计14个集团军、47个军,作战飞机约200架,舰艇30余艘,总兵力100万人。直接参战日军共9个师团,25万余人,加上其他作战部队,总计约35万人。

近日,有研究团队提出,超大质量黑洞周围存在类似围绕恒星运转的行星。这类行星是如何形成的?是否普遍存在?它们又是如何被发现的?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。

82年后,湖北和武汉是疫情防控的重中之重,是打赢疫情防控阻击战的决胜之地。武汉人民是英雄的人民,他们积极参与抗疫,疫情防控阻击战取得了决定性成果。

吴庆文指出,虽然星系中心超大质量黑洞周围可以形成行星,但这类行星和恒星周围行星有着较大的差异。

与恒星一样,黑洞也有类似的培育行星的“育婴室”。吴庆文说,超大质量黑洞一般位于星系中心,通过吸积物质向星系提供能量。吸积是一种致密中心天体通过引力作用捕获周围介质的高效率过程,被吸积的物质由于带有初始角动量而围绕中心黑洞旋转形成吸积盘。除吸积盘外,黑洞周围还存在着巨大的尘埃环,在吸积盘外区和尘埃环中的物质与原行星盘存在一定相似性,以此为基础考虑黑洞周围是否存在行星,十分合理。

“在黑洞附近探寻生命迹象的可能性难以预料,但如果我们永远不去探索,可能性就是零。”吴庆文表示,探索星际本应如此,尽管人类还无从得知黑洞行星上是否有可能存在生命。

人类是宇宙中唯一的生命吗?为回答这个问题,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,就有两人是因为在系外行星研究方面取得突破性进展而获奖。

“勿忘国耻,缅怀先烈”。今年是日本宣布无条件投降75周年。8月15日,一群武汉市民在武汉抗战纪念园门口向抗战先烈敬献鲜花。

吴庆文说,目前关于黑洞行星的一切均是初步探究与计算,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。

“九省通衢”的武汉,历来是兵家必争之地。1938年6月,抗战爆发以来规模最大的战役在武汉打响。日军在继太原会战、徐州会战之后,企图通过武汉会战一举征服中国。为此,日军从海上、陆路和空中向武汉发动全面进攻。“热血沸腾在鄱阳,火花飞迸在长江,全国发出了暴烈的吼声,保卫大武汉……”

遥远的距离,正是黑洞行星形成壮大的温床。

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很多高能活动现象,这些高能X射线辐射或紫外辐射会将行星表面的大气电离并吹走。火星表面大气极其稀薄,正是因为其大气几乎都被太阳风剥离。