能量相當於10萬個太陽,黑洞的吸積盤,也能成為生命的家園?

宇宙觀察 發佈 2021-09-28T22:42:00+00:00

20世紀初,隨著愛因斯坦的狹義相對論和廣義相對論的問世,物理學進入了一個新的時代,宇宙學也跟著沾了不少光。而在一系列和相對論有關的「新發現」中,黑洞無疑是最引人注目的。

20世紀初,隨著愛因斯坦的狹義相對論和廣義相對論的問世,物理學進入了一個新的時代,宇宙學也跟著沾了不少光。

而在一系列和相對論有關的「新發現」中,黑洞無疑是最引人注目的。

因為它達到了物理學中的「引力極限」,連每秒30萬公里的光都無法逃逸出黑洞的引力深井,相較之下逃出地球的第二宇宙速度,只有11.2km/s,能逃出太陽系的第三宇宙速度,也只需要16.7km/s。

因此在很多人的認知里,黑洞就是一顆完全黑暗的天體,它無情吞噬著宇宙中的物質和信息,是宇宙中最有效率的粉碎機。

但在物理學家眼裡,黑洞還是一座能量的寶庫,因為恆星或者其他物質在被黑洞吞噬之前,首先會形成一個繞黑洞旋轉的圓盤,天文學上把這個叫做吸積盤。

在2019年公布的第一張真實的黑洞照片裡,酷似蜂窩煤的紅色光暈,就是黑洞的吸積盤,而中心的黑色朦朧區域才是黑洞的本體。

由於黑洞本身有著極強的引力,所以大量物質在被撕碎融入吸積盤後,會因為引力作用而相互摩擦並旋轉,產生的熱量讓黑洞吸積盤成了宇宙中最亮的現象之一,而在物理學上,熱量就意味著能量。

根據天文學家的計算,只要行星和黑洞保持合適的距離,黑洞完全可以代替恆星的角色,用吸積盤來給行星上的生命提供光和熱,比如《星際穿越》中的那幾顆星球,光和熱就來自於遠處的老年黑洞「卡岡圖雅」。

所以從理論上來說,黑洞附近的星球也能成為生命和文明的家園,唯一的「壞處」就是黑洞周圍的時間膨脹比較嚴重,所以生活在黑洞附近的文明,時間流逝速度會異常緩慢,而在黑洞影響範圍之外的文明看來,黑洞附近的文明會以為時間膨脹的原因,處於靜止狀態,好似生活在時間牢籠里一樣。

20世紀60年代,物理學家戴森提出了包裹恆星吸收光和熱來做功的「戴森球」,但由於恆星的體積和質量往往占據了所在星系質量的絕大部分,所以星系內剩餘的物質總量是不足以建造包裹恆星的戴森球的,因此戴森球長期以來都屬於科幻設施。

不過隨著黑洞的被發現和研究,天文學家們開始意識到戴森球並非不可行,因為黑洞比恆星要小很多,且吸積盤向外輻射的能量比太陽高10萬倍,所以包裹黑洞要遠比包裹恆星來得容易,所獲得的能量也更可觀。

現在就有科學家相信,在宇宙中一定有一些黑洞,已經被改造成了超級文明的乾電池,它們的吸積盤向外輻射的能量有相當一部分都被吸收做功了。甚至不排除超級文明自發製造黑洞,用來當作能量來源的可能性。

其實對現在都人類文明來說,黑洞的形成機制也不是什麼秘密,就是單純的質量或者能量,堆積於時空中的一點而已,所以除了大質量恆星坍塌能形成黑洞外,用於物理實驗的超級對撞機內部也有可能產生黑洞。

早在2008年歐洲大型強子對撞機開機的時候,就有人擔心它會撞出黑洞吞噬地球,不過物理學家根據霍金的「黑洞輻射理論」告訴大家無須擔心,因為撞出來的黑洞會因為質量太小而很快蒸發,而且在對撞機管道內的高度真空環境裡,也沒什麼物質能供黑洞吞噬。

在可以預見的未來,黑洞更多還是會以照片的形式被我們熟知,因為現實宇宙中距離地球最近的黑洞都在1500光年外,所以在開發出蟲洞技術或者光速飛船之前,人類文明大概率是沒有機會親眼目睹宇宙中的天然黑洞的。

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