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當太陽完全消耗殆盡,黑洞將成為新的能量來源!
黑洞裡有什麼物質
太陽每秒鐘都會減少大約400萬噸質量。
大約50億年後,太陽將完全耗盡其氫儲備,最後將只剩下一顆小白矮星。
據科學家稱,大約100萬億年後,宇宙中所有恆星都將完全消失,黑洞將成為唯一的能量來源。
但在遙遠的未來,黑洞能夠取代太陽嗎?人類能在這樣的極端條件下生存嗎?
科學家們針對這個問題給出了答案。
自20世紀80年代初以來,物理學家一直認為,每個星系中至少存在一個具有超強引力的超大質量黑洞,一個由氣體和塵埃構成的圓盤或一個活躍星系核圍繞這個黑洞旋轉。它會釋放出極大的輻射量,並在自身周圍形成一個巨大的死區。
例如,銀河系中心人馬座A的超大質量黑洞有一個活躍的星系核,綿延3200光年,在這個半徑範圍內沒有任何行星能夠維持大氣層。
黑洞被認為是整個宇宙中最不可能存在生命的地方也就不足為奇了,但最近的一項實驗證明情況恰恰相反。
研究人員根據哈佛大學天文學家馬納斯維·林加姆的研究,建立了活躍星系核的計算機模型,專注於研究黑洞的益處而非其破壞力上。實驗表明,死區比80年代最初認為的要小得多,對於一個人馬座A大小的黑洞來說,生命的安全距離開始於140光年左右,比之前認為的要近3060光年。
而所謂的“宜居帶”就是從這個距離開始的。在這裡,行星的大氣層將是安全的,只要它們的密度等於或大於地球的密度。此外,這個區域的圓盤輻射還沒有強到摧毀所有生物的程度,也就是說在這個距離上,黑洞是相對安全的“棲息地”,理論上甚至還可以促成新生命的誕生。可能已經有數以千計的未知世界正在其軌道上蓬勃發展。
林加姆的研究震驚世人。事實證明,黑洞周圍的紫外線輻射可以分解分子併產生蛋白質、脂質和DNA合成所必需的化合物,這意味著核心元素的潛在存在。同時,輻射產生的光可以刺激光合作用,這是獲取人類生命所需氧氣資訊的最重要過程。
此外,細菌可以形成生物膜,保護其免受紫外線輻射的有害影響,也有可能它們可以適應極高水平的輻射。黑洞附近可能已經存在大量生命,如果是這樣,這裡能否有人類的一席之地呢?又多少行星能夠存在其中?1顆?2顆?9顆?理論上這個數字可能高達100萬。
法國波爾多天文臺的天體物理學家肖恩·雷蒙德將一個超大質量黑洞的質量設定為太陽的100萬倍作為計算基礎,結果是如果潛在行星的重量不超過地球,那麼將有不少於100萬顆行星能存在於宜居帶內。根據雷蒙德的建議,這些行星可以被放置在400個環上,每個環上2500顆。
在這種情況下,你永遠不會感到孤獨,事實上,兩個相鄰行星之間的距離將比月球和地球之間的距離小10倍,它們會在天空中若隱若現,距離如此之近,你伸出手好像就能觸控到它們一樣。
此外,光線會被黑洞的引力拉長,距離核心較近的行星會更紅,而較遠的行星則會變藍。因其明亮的顏色和較近的距離,人們每次抬頭,都能看到天空中令人難以置信的美麗景象。
即使事實證明繞黑洞執行的行星數量不會有那麼多,我們仍然可以看到壯觀而浪漫的景象。
但是,為什麼著名電影《星際穿越》中,生活在黑洞附近會如此危險?
為了尋找人類的新避難所,電影中的英雄探索了黑洞卡岡圖雅附近的兩顆行星,他們發現那裡的生存條件極度惡劣,誇張的重力、破壞性的海嘯、冰雲和缺氧。
事實上根據科學家們的研究,電影導演所描繪的細節並不完全真實,例如,米勒星球離黑洞太近了,依照劇情,它的引力使時間減慢太多,在卡岡圖雅附近1小時相當於地球時間的7年,慢了幾乎6萬倍。
據帕拉茨基大學的托馬斯·歐帕特尼研究,在時間變慢的情況下,米勒星球的溫度應該會上升到接近900攝氏度或1652華氏度,安妮·海瑟薇不可能像在沙灘上一樣在上面行走。
此外,影片中的角色看到了海嘯,但歐帕特尼認為實際上巨浪中的水會被熔融鋁(高溫融化星球表面的岩石)取代。
其實,如果與黑洞保持足夠安全的距離,所有這些麻煩都可以避免。
當人類真正決定在黑洞附近定居時,他們很可能會停在宜居帶的某個地方,而那裡的條件則與好萊塢導演所展示的完全不同。
首先,熾熱的太陽將被寒冷的黑洞所取代,黑洞肯定是寒冷的,因為它的亮度是由氣體和其他物質提供的,這些物質要先落入圓盤,過熱後發亮。
如果沒有任何物質進入黑洞,那麼它的溫度絕對為零。定居在黑洞附近很大程度上也取決於黑洞本身的大小,歐帕特尼的團隊計算出,一個地球大小的行星圍繞與太陽大小一樣的黑洞旋轉,只能提取大約900瓦的常規能量,這隻夠用於短期的生活支援。
由於寒冷和缺乏光照,植物和動物都會滅絕,但是極地物種、深海魚類,以及依靠替代能源的人類將能延續更長時間。而深埋地下的細菌即使是在如此不利的條件下,也將能繼續存在數百萬年,地球上的生命最終會完全消失。
所以如果人們想要居住在黑洞附近,就應該選擇一個更大更強大的黑洞。
天體物理學家建議,為了尋找熱量,人類需要找到一個比太陽重1000倍的黑洞。如今我們從太陽能得到的能量是174×10的15次方瓦特,但是從一個質量相當於1000個太陽的黑洞,我們只能得到大約1470萬瓦特。換句話說,大氣層將更加寒冷和惡劣,但生物的前景將仍比以前預想的要樂觀得多。
儘管上面說的那些都是在完美條件下才能夠實現的,但專家們仍然相信這個可能,而且他們相信,生命遲早要遷移到黑洞的軌道上。
當所有的恆星都消失時,我們將別無選擇。另一方面,根據天體物理學家的說法,這將在100萬億年後發生,所以人類還有很多時間。當然前提是在不久的將來,我們的文明不會自我毀滅。
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