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太陽系正在墜落?最終落入銀河系中心,科學家計算出了墜落時間

温晗晗 2023/08/27

太陽系是我們生活的家園,但它正面臨著一個巨大的威脅。 科學家們推測,銀河系中心的黑洞最終將吞噬太陽系,將我們的星球帶入無盡的黑暗。

這是真的嗎?這一切將在何時發生?科學家們通過復雜的計算和模擬,揭示了太陽系墜落黑洞的具體時間。

黑洞是什麼?

黑洞是一種極為密集的天體,它具有非常強大的引力場,以至于連光也無法逃離它的吸引力。 黑洞的形成是由于恒星在其演化過程中,當其核心耗盡燃料時,會發生引力坍縮,導致恒星的質量集中在一個非常小且極為緊密的空間內,形成一個極為致密的天體,即黑洞。

黑洞之所以能吞噬一切,是因為其極為強大的引力場。 根據愛因斯坦的廣義相對論,質量越大的物體會產生更強大的引力場。當物體接近黑洞的引力場時,它們會受到極大的引力作用,被吸引到黑洞的內部。一旦物體越過黑洞的事件視界(event horizon),就再也無法逃脫黑洞的引力,因為其逃逸速度超過了光速。因此, 黑洞能夠吞噬一切,包括物質和光,因為它們無法逃離黑洞的引力。

黑洞內部被稱為奇點。在奇點處,物質密度和引力場的強度無限大,所有物質都將被擊中在這一個點上。

根據目前的科學知識,遠離太陽系的黑洞通常不會對太陽系造成直接的威脅。 黑洞的引力作用的確非常強大,但它們的引力效應會隨著距離的增加而減弱。除非一個黑洞直接接近太陽系,并且足夠接近以至于其引力能夠對太陽系內的天體產生明顯的影響,否則黑洞不會威脅到太陽系的穩定性。

然而科學家們發現, 銀河系中心就有一個超大質量黑洞:Sagittarius A*(簡稱超大黑洞)。

超大黑洞的發現

通過天文觀測和尤其是射電和X射線觀測,科學家們發現許多星系中心存在高能活動和強烈輻射的現象。這些現象包括射電源、X射線源和強烈的輻射噴流等,這些現象很難用其他機制解釋。 超大質量黑洞是目前最為合理的解釋,因為它們可以通過吸積周圍的物質產生高能輻射和射流。因此,科學家們懷疑: 每個星系中央都有一個超大質量黑洞。

通過觀測星系核心區域的恒星軌道運動,科學家們發現了更令人驚恐的現象:一些恒星正在進行非常高速運動。科學家們推測這些運動很可能是由于恒星受到極其強大的中心天體的引力影響,而超大黑洞正好會具備這個特質。如果其他星系都有,銀河系是否也有呢?

通過觀測和建模,科學家們發現銀河系核心區域的恒星密度非常高。而恒星的密集分布可以導致恒星之間的相互碰撞和合并,從而形成更大質量的天體,最終演化為超大質量黑洞。也就是說, 銀河系核心處可能已經有一個超大質量的黑洞,而這個黑洞正是引動星系旋轉的源頭。

宇宙演化理論和模擬也支持了超大質量黑洞形成的可能性。 根據這些理論,宇宙的早期階段存在大量氣體和暗物質的積累,這些物質可以通過引力坍縮形成大質量天體,也就是超大質量黑洞。種種跡象證明,銀河系中心的超大黑洞是存在的,而且距離地球僅僅2.6萬光年距離,而我們的太陽系很可能正在「自投羅網」。

太陽系的公轉

最早的地心說認為地球位于宇宙的中心,而其他天體,包括太陽、行星和恒星等都在圍繞地球旋轉。這是典型的唯心主義,認為世界都在圍著我們轉。後來哥白尼提出日心說,認為太陽位于宇宙的中心,而地球和其他行星則圍繞太陽公轉。

現代天文學的發展證實了日心說的正確性,即太陽是太陽系的中心,而地球和其他行星則圍繞太陽公轉。 但日心說也有一定局限,因為太陽并不是宇宙的中心,相反太陽乃至整個太陽系實際上都在圍著銀河系而公轉。換言之,太陽乃至整個太陽系并非在宇宙中固定不動,而是在不斷朝著某一方向而運動。

太陽系的公轉周期大約為2.5億年,這被稱為銀河年。相對于銀河系核心而言,太陽系的運動速度大約為每秒約220公里。由于銀河系中的所有行星和天體都在圍繞銀河系核心運動,因此在銀河系中心周圍形成了一個扁平的盤狀結構,被稱為銀盤。

銀盤的直徑約為10萬光年,而厚度在不同的區域有所變化。 位于銀心附近的一個球狀區域厚度約為1萬光年,是由星團、星云和星際介質等物質組成的密集區域。此處也被認為是超級黑洞的所在地,它吸引著星團星云等物質。而銀盤的其余部分是盤狀結構,厚度相對較薄,約為2000光年。這個盤狀結構由恒星、星際氣體、塵埃和其他天體組成,它們圍繞著銀心旋轉。

科學家們通過觀測和建模,結果發現太陽系的公轉軌道并不是一個封閉的環路,而是一個漸進的螺旋軌道,這意味著整個太陽系在公轉時正慢慢靠近銀河系核心,這樣下去很可能進入超大黑洞的事件視界,從而被其捕獲吞噬。了解到這個事實后,相關科研團隊立刻對未來的發展做出了計算,最終結果顯示, 太陽系自誕生之初已經至少圍繞銀河系公轉了18圈。未來每一圈的公轉,距離核心都將更近2000光年。 由于太陽系與超大黑洞的距離約為2.6萬光年,因此大約再轉13圈,太陽系便會墜落向超大黑洞,從而被其吞噬。公轉一圈大約是2.5億年,13圈也就是32.5億年。

太陽系危機

事實上太陽系面臨的危機不僅如此,太陽本身實際上是存在一定壽命限制的。

太陽的能量來自于核聚變反應,它將氫轉化為氦。 在太陽的核心,氫原子核不斷融合形成氦,并釋放出巨大的能量。這個過程被稱為質量轉化,將質量轉化為能量。然而,太陽核心的氫燃料是有限的,當核心的氫燃料耗盡時,太陽會膨脹成為一個紅巨星,并吞噬其周圍的行星。 之后,太陽會釋放出外層的氣體和物質形成行星狀星云,而內部的核心會逐漸冷卻成為一個白矮星。

據估計,太陽的壽命大約為100億年,而現在的太陽已經大約46億歲了,也就是說它還有50億年左右的壽命。但要注意的是,太陽的演化過程也會對地球上的生命產生重大影響,在太陽演化的不同階段,比如當它衰老的時候,太陽輻射的強度和特性可能會發生變化,導致地球上的氣候和環境條件發生重大改變。這對于地球上的生命進化和生存環境將是一個重要的挑戰。 也就是說無論是否被銀河系核心的超大黑洞捕捉,太陽系都只有大約幾十億年的時間了!

結語

世間萬物都有其壽命限制,就連太陽和太陽系這樣的天體也不例外。 銀河系核心的超大黑洞正在吸引太陽系自投羅網;太陽本身也只有大約50億年的壽命;地球本身的氣候變化近些年也逐漸變得極端……

種種跡象提醒我們,一方面要保護地球環境,保護我們唯一的家園;另一方面也要堅定航天發展,勇敢去探索太空。 宇宙給一個文明的時間是有限的,在幾十億年里,如果我們能突破太陽系,飛向星際空間,那就將突破宇宙文明的第一階段。也許那時,我們才有機會發現同樣突破這一限制的外星智慧生命。

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