科學前沿 最新研究，太陽近距離挑釁超大質量黑洞，能跑掉嗎？

你現在看到的是美國宇航局發佈的一項新的模擬 這項模擬是由馬克斯·普朗克天體物理研究所主導的 他們首次將愛因斯坦廣義相對論的物理效應 與現實的恆星密度模型相結合 像我們展示了類似於我們太陽在內的各種恆星 在接近一個超大質量黑洞時會發生的TDE潮汐中斷事件 說到這裏必須要提到一位幾乎不爲人知的科學家 法國的讓·皮埃爾·盧米內 他除了是一位專攻黑洞和宇宙學的天體物理學家之外 還是一位藝術家 雕刻家 作家和音樂家 爲什麼要提到這麼個人呢 如果你看過《星際穿越》的話 電影中的黑洞一定會給你留下非常深刻的印象 因爲做的實在是太震撼 太逼真了 許多物理學家都讚歎不已 自《星際穿越》上映以後 你能看到的各種黑洞 不管是影視作品裏的還是遊戲中的 幾乎都變成了這樣 那麼這樣的黑洞是《星際穿越》的首創嗎 看下這張圖 這是盧米內在上個世紀70年代 用計算機模擬出來的黑洞吸積盤的圖像 驚不驚喜 意不意外 除了顏色是黑白的 畫質差點 其他的簡直就是一模一樣 考慮到40多年前的芯片工藝 它能做出這麼準確的圖像 非常的不可思議 所以說這樣一個可視化的黑洞 並不是近幾年纔有的 只不過現在的計算機和軟件更加強大 可以做出更加精細的動態圖像 所有的科學研究 都必定是站在前人的肩膀之上的 包括《星際穿越》的科學顧問 我們今天所說的主題 潮汐中斷事件的概念 也是盧米內和布蘭登·卡特共同發明的 這個概念就是一顆恆星 從超大質量黑洞附近經過的時候 所遭遇的情況 他們把相關的論文 發表在了1982年的《自然》雜誌上 恆星在經過黑洞附近時 形狀會發生非常大的變化 這個被稱爲恆星煎餅 盧米內與其他合作者 一起預測了特定的觀測特徵 並引入了潮汐超新星的概念 TDE理論 他解釋了超發光超新星SN2015L 白矮星在被巨大的黑洞吸收之前的潮汐爆炸 現在所有的這些任務 都可以在TDE的網站上找到 截止到現在 目錄裏一共列出了98項 好 瞭解了上面的這些情況 下面我們回到今天的主題 潮汐中斷事件 這是用現代超級計算機做的模擬 當一顆恆星離黑洞太近的時候 就會發生潮汐干擾 它們之間的引力 將會產生非常大的潮汐力 恆星會隨着變形並分解成氣體流 這是第一次將廣義相對論 與恆星密度模型準確的結合 圖上顯示了恆星的軌跡 在這個版本的模擬中 黑洞的質量是太陽質量的100萬倍 算是一個超大質量黑洞了 恆星和黑洞的最近距離 大約是3800公里 恆星的質量是以太陽爲基準的 從太陽質量的1%到10倍 顏色則反映了它們的密度 藍色的代表密度低 黃色的則代表密度高 在有些情況下恆星會分散 另一些情況下它們只是中斷了 它們自身的引力 會把它們變形的身體重新聚合在一起 這裏面最讓人出乎意料的地方就是 恆星毀滅或者是倖存 並不是按照質量來劃分的 這顆和太陽相同質量的恆星 和那些有着0.15 0.3 0.7倍太陽質量的恆星 都能在近距離接觸中倖存下來 雖然這個過程會難以避免地損失一部分質量 但它們會逐漸恢復 甚至還能保持核聚變 繼續作爲一顆典型的恆星 實際上恆星質量越小 活的時間就越長 通過把質量拋給黑洞 上面的這些恆星獲得了更長的存活時間 有一些還可能存在數萬億年 因爲它們變成了紅矮星 但是質量在0.4 0.5 3和10倍太陽質量的恆星 則被完全摧毀 生存或者毀滅之間的區別 僅僅取決於恆星的內部密度 這樣的模擬將幫助天文學家更好的瞭解 那些發生在數百萬光年之外的三難性事件 這樣研究也告訴我們 當一顆黑洞以一定的距離向太陽系飛來的時候 太陽是有機會倖存下來的 當然這個概率太小了 最大的可能還是變成意大利麪 這無疑是一項非常重要的發現 因爲我們銀河系的中心就有一顆超大質量黑洞 人馬座A星 就在幾年前 加州大學在研究銀河系中心的時候 發現了一類奇特的物質 被稱爲G天體 離人馬座A星非常近 並圍繞着超大質量黑洞運行 G天體看起來像氣體 但表現的卻像一顆恆星 觀察發現 當它們與超大質量黑洞近距離接觸時 合併成了一顆恆星 然後隱藏在一場稠密的氣體和塵埃中 它們的合併過程要經歷一百萬年 這項研究發表在了2020年的《自然》雜誌上 黑洞是宇宙中最神祕的天體 它的內部是未知的世界 尤其是奇點 或許只有量子理論和相對論完美統一的時候 我們才能推斷出其中的奧祕 可最大的問題是 我們可能仍然進不去 基礎物理已經百年未有新突破 我們人類想擺脫時間和速度的枷鎖 還需要再來幾個牛頓和愛因斯坦 好了 今天就說這麼多 如果您對前沿科學 尤其是宇宙感興趣的話 歡迎點贊 關注 支持一下 我們下期見