黑洞爆發可能性不大地球很安全

實習記者代小佩

每個星系中心都有一個超大質量黑洞,銀河係也不例外.在銀河系的中心,有著一個叫做人馬座A*的黑洞,它距離地球大約2.6萬光年,質量大約是太陽的460萬倍.平時,人馬座A*就靜靜地“蟄伏”在銀心中,並不活躍,但最近它卻爆發出了“耀眼”的光芒.

近日,一項刊載在《天體物理雜誌》的研究指出,美國加州大學洛杉磯分校的天文學家觀察到,人馬座A*的亮度突然變成正常情況下的75倍,比過去觀測到最大變化幅度還要大兩倍以上.而且,這一過程持續了好幾個小時.什麼原因導致這次異常情況發生?它對地球會產生哪些影響?

“慣犯”恆星S2又遭懷疑

在銀河系中心,有一些繞著人馬座A*運轉的恆星,統稱為“S星”.論文第一作者美國加州大學洛杉磯分校天文學家圖安道(Tuan Do)表示:“最初,我們以為觀測到的是“S星”中的S2,因為我們從來沒有見過人馬座A*發出如此巨大的光亮.”

但接下來的觀測顯示,這次光變有反復不定的特徵,並非來自S2星,天文學家因此斷定它發生於黑洞人馬座A*.

“以前也探測到過人馬座A*的紅外光變和耀發,變化幅度也有三十幾倍,不過從來沒有這次這麼高.”中科院國家天文台研究員陸由俊在接受科技日報記者採訪時表示,這可能是人馬座A*在短期內發生了較大幅度的光變,即黑洞耀發.

陸由俊說,造成這種現象的原因有很多:“其中一種可能是,某個運動至人馬座A*黑洞近心點的恆星外部氣體被黑洞的潮汐力剝落,從而導致部分氣體在短時間內被黑洞吞噬吸積產生大量的輻射,致使人馬座A*的光度急劇增加.”

什麼樣的恆星會如此靠近黑洞呢?天文學家認為,最有可能的就是恆星S2.2018年中旬,它正好在距離人馬座A*最近的位置,兩者僅僅相距17光時.但天文學家對此並不確定,因為S2沒有大到能產生這麼巨大的破壞力.

各方猜測都源於氣體吞噬

“另一種可能的原因是,運動至人馬座A*黑洞近心點的氣體雲塊被部分吸積導致黑洞光度急劇增加.”陸由俊解釋道.

氫氣體雲G2可能扮演這樣的角色. 2002年,天文學家觀測到G2在接近銀河系的中心. 2012年一篇發表在《自然》上的研究指出,G2可能正向人馬座A*的吸積盤移動. G2的質量約為地球3倍,溫度約為9726℃.曾經,科學家就懷疑G2被捲進黑洞然後釋放出巨大的光芒,不過這種情況並未發生過.

“還有一種可能是,人馬座A*黑洞周圍吸積流中的氣體非均勻分佈,其中某個團塊氣體被吸積,從而造成黑洞亮度增加.”陸由俊表示.

“在這三種解釋中,黑洞的紅外耀發都是因為黑洞吞噬氣體量突然急劇增加而造成的.”陸由俊補充道,黑洞吸積氣體物質才會產生輻射,吸積物質越多輻射越強,就有可能導致人馬座A*的突然變亮.

還有天文學家認為,這可能是物質流入人馬座A*黑洞導致的自然結果.如果是這個原因,就意味著天文學家們可能需要更新此前用以解釋人馬座A*變化的統計模型.

超大黑洞自身很“冷靜”

此前有人猜測,這次黑洞耀發可能是黑洞本身大爆發造成的.對此,陸由俊表示否定:“銀河中心黑洞的質量約為460萬個太陽質量.而根據目前的理論,這樣的超大黑洞本身溫度極低,不可能自己爆發.”

在經典的廣義相對論中,黑洞是真正意義上的黑色,沒有任何東西能從黑洞中逃逸.但史蒂芬·霍金的研究表明,黑洞實際上會發出具有確定溫度的輻射,即“霍金輻射”.

根據海森堡不確定原理,在真空中會瞬間憑空且自然地產生許多粒子—反粒子(虛粒子)對,其中一個負能粒子被吸進黑洞,另一個正能粒子從黑洞中逃逸.逃逸的粒子獲得能量,逃到宇宙無限遠的地方,外界看就像黑洞發射粒子一樣. “霍金輻射”能夠讓黑洞失去質量,當黑洞損失的質量比增加的質量多的時候就會造成坍縮,最終消失.

對於天體物理學尺度的黑洞而言,它們的“霍金輻射”相比宇宙微波背景輻射來說,是微不足道的.中科院國家天文台研究員苟利軍明確表示:“天文學家這一次觀測到的黑洞耀發,只能與黑洞周圍的吸積盤有關.”

有人擔憂,這次的黑洞耀發輻射會不會對地球乃至銀河繫帶來破壞? “這次事件產生的輻射遠低於太陽的輻射,對地球不會造成任何影響和破壞.”陸由俊直言.

專家表示,這次事件對銀河系核心區的星際介質可能會造成一定影響,比如導致這些介質外流的加劇. “如果黑洞附近的物質外流加劇意味著黑洞吸積物質的原料減少,可能會導致未來的光度降低.”陸由俊說.

成長緩慢不會威脅地球

那麼,人馬座A*周圍的物質處於何種狀態呢? “銀河系中心黑洞周圍存在很多大質量恆星圍繞其旋轉,也可能存在一些氣體雲塊圍繞其旋轉.還有一些恆星的風正在被中心黑洞捕獲並吸積吞噬,吞噬過程會產生多波段輻射,已被地球上的各種望遠鏡“捕捉”到.”陸由俊告訴科技日報記者.

黑洞在吞噬周圍氣體和其他物質的過程中會逐漸長大,吞噬範圍也隨之擴大.但銀河中心黑洞吸積氣體物質的速率太低,它的成長極其緩慢,短時間內幾乎可以忽略不計,因而其吞噬範圍也不會有什麼變化.

不過,也有些黑洞吸積物質的速率很高,比如類星體,這些黑洞成長速度很快. “但它們離地球太遠,也不會造成什麼影響.”陸由俊說.

苟利軍說,由於黑洞中心附近存在大量氣體遮蔽,我們的目光應瞄準能夠穿透這些氣體的電磁波,比如X射線以及紅外射線等.而具體能夠派上用場的有斯皮策望遠鏡、雨燕衛星、凱克望遠鏡以及ALMA望遠鏡等. “總的來說,這個事件並沒有太大的影響.具體影響則要進一步觀測.”

苟利軍告訴記者,在得到更多觀測數據後,天文學家可以通過查看光譜、光變曲線等推斷出導致這次事件的真正原因.

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