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有发现绕黑洞运行的行星系统吗

2020-09-04 18:15 主页 来源:未知
有发现绕黑洞运行的行星系统吗


《星际穿越》中的米勒行星就是一颗围绕黑洞卡冈图雅公转的行星,在剧中米勒行星有水,也有大气层,假如没有恐怖的潮汐巨浪的话,这颗行星还是一个理想的宜居之地,因为米勒行星上的一小时相当于七年!至少种花家非常喜欢这个地方,因为本人实在想穿越到未来看看先进的科技。
 
可能存在围绕黑洞运行的行星吗?
理论上来看这完全有可能,因为黑洞是一个大质量天体,尽管在它周围形成原生的恒星和行星的概率几乎就是0,但它有几种机制可以拥有伴星或者行星!
双星系统,其中一颗超大质量的恒星超新星爆发后内核坍缩成黑洞,而伴星则在超新星爆发的冲击波中幸存,这种条件下黑洞就会存在一颗恒星的伴星,如果这颗恒星有行星的话,他们就成为这个黑洞星系的一部分。
 
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捕获行星,宇宙中有很多流浪恒星,也有很多流浪行星,这些流浪天体是非常有可能被黑洞捕获的,因为流浪恒星本身也有可能是双星被黑洞捕获时,伴星被甩离,这种情况下,黑洞拥有恒星或者行星的可能性也很大。
 
围绕银心公转的几颗恒星
这两种条件下,黑洞拥有恒星或者行星是非常自然的,比如在银河系中心的Sgr A*黑洞,就有数十颗恒星直接围绕它公转,这些恒星中周期最短的只有十几年!而欧空局前几年就拍摄到了一颗从SgrA*黑洞极近距离经过的恒星的引力红移现象!
 
黑洞周围的行星,可能会想米勒行星那样宜居吗?
《星际穿越》中的米勒行星,受到了卡冈图雅的黑洞的吸积盘发出的光照射,因此米勒行星上光线柔和,而且辐射强度合适,因为米勒行星上还能存在液态水,当然也有可能是潮汐引力加热所致,但潮汐引力加热模式一般都是内热而外冷,比如木卫二等这些冰壳卫星,它们的内心已经被母星的潮汐引力下的相互错动而产热,融化了冰层,形成了一个深达100千米的水层。那么问题来了,现实中的黑洞能提供给行星这个条件吗?我们不妨从如下几个角度考虑:
>黑洞的吸积盘真的能发光吗?
>这一点无毋庸置疑的,因为物质在掉落黑洞过程中,会被其引力压缩,会经历一个从红外辐射到高能伽玛射线的全波段电磁辐射,当然可见光也会被包含在内!那么从理论上来看,是否米勒行星上存在柔和可见光的基础了?
 
其实并不是,前文我们说了在黑洞周围的发光体会受到黑洞的引力作用而产生红移,比如2019年4月10日发布的M87*黑洞的照片,其发出的光是非常暗淡的(毫米波渲染成可见光),但从相对论效应也可以分析出光的红移有多严重。
 
上图就是黑洞卡冈图雅在可见光波段效果图,如果米勒行星在卡冈图雅周围运行,那么行星上不可能有那么亮光线的,甚至是黑灯瞎火!
>行星上可能存在液态水吗?
>不发光其实也不影响是否有液态水,因为上文我们已经确认过一件事,就是潮汐引力加热机制一样可以让行星保持液态水,但极有可能是一个冰壳行星下的液态水,因为潮汐引力加热机制是由内而外的的,从中分析,假如真的存在合适条件,那么米勒行星表面应该是结冰的,因为黑洞没有足够的热辐射。
 
>行星上可能宜居吗?
>这个可能性就更低了,比如前文有说明,第一几乎就没有可见光,第二可能是颗冰壳卫星,第三则可能存在X射线和伽玛射线,比如我们发现第一个意思黑洞的天鹅座X-1就是X射线波段发现的,对于银心黑洞SgrA*黑洞的观测的一个重要手段就在X射线波段。从这点来看,X射线是黑洞的重要辐射方式之一!
 
很难想象持续被被X射线轰击下的行星是否有可能宜居?相当于时时刻刻放在微波炉里,而且这台微波炉发出的还是X射线波段甚至更高波段,比家用微波炉高较多了!
>我们来讨论一个问题,即米勒行星上的巨浪能形成不?
>理论上米勒行星上有液态水,米勒行星自转,这两个可能性下确实存在的,因为黑洞超强引力会让水体在黑洞中心方向隆起,而米勒行星自转则会让这些水沿着自转轴遍历米勒行星赤道一周,形成滔天巨浪,因此《星际穿越》的这个BUG可以解释。
 
米勒行星的巨浪
但问题是米勒行星为什么还没有被潮汐锁定?一旦这个锁定成立,那么米勒行星的巨浪将不复存在,因为米勒行星的自转和公转同步了,这个隆起的水体形成了一座水山!
最后我们确认一下,天文学家没有发现这样的案例,毕竟最近的黑洞远在2800光年以外,而现代发现系外行星的方式是可见光波段,射电波段对于行星发现精度尚有欠缺,因此我们只能推测却不能确定!但我们相信这样的系统应该会存在。
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