當前位置: 華文問答 > 科學

為什麽黑洞吞噬其他天體是罕見的行為,不是有什麽東西靠近他都會被吞噬掉嗎?

2022-11-28科學

黑洞不是吸塵器。

曾經見到一個外國教授用下面的這個雙關語來描述黑洞,我覺得很贊。

black holes suck at sucking(黑洞「吸」得太「爛」)。

取一個質素為太陽3倍的黑洞,再取一個同樣質素的普通恒星。

現在我問:哪個能更有效地捕捉物質?

如果你說,「當然是黑洞」,那對不起,回答錯誤。

我來解釋一下原因。

那顆普通恒星的大小是我們太陽的三倍,直徑大約為200萬到300萬公裏。那是相當的大。靠近這顆恒星的任何東西:塵埃顆粒,流浪的小行星,甚至是因攝動而偏離軌域的行星或衛星,都可能最終與恒星表面碰撞,即落入恒星中。換句話說,如果你把這顆恒星想象成一個靶子,它是一個非常非常非常大的靶子,即使你沒有太精確地瞄準,也非常容易擊中。

但是我們來看看黑洞。那個三個太陽質素的黑洞的視界半徑不到10公裏。任何以更大一些的距離經過黑洞的東西都不會落入黑洞。當然,如果一顆行星靠得足夠近,它會被潮汐力撕裂,至少行星上的一些物質會落入黑洞,但即使這樣,行星也需要靠得相當近。與上面那個幾百萬公裏的靶子相比簡直就是小巫見大巫。

當然,隨著黑洞的成長,它的視界半徑也會增加。所以就變得更容易瞄準。然而與此同時,潮汐力在其活動視界附近減弱,這意味著經過視界的物體有更大的機會不被撕裂。

看看潛伏在銀河系中心區域的黑洞。它大約有400萬個太陽那麽重。這意味著它的視界約為1200萬公裏。這與我們的太陽相比是很大的(幾乎大20倍)。但是從大尺度來看,這仍然是一個極其微小的目標。

銀河系中的大多數恒星都不會有任何靠近這個黑洞幾千光年(或者說,幾億億公裏)的危險。

所以,在很多星系中心區域發現的超大質素黑洞絕對不會把各自的星系都吃掉。星系動力學不是這樣的。這也是超大質素黑洞的成因至今為止仍然是個未解之謎的原因之一,因為理論上黑洞周圍並沒有太多美食可以讓它們在短短100多億年的時光裏變得那麽胖。

對了,雖然這些黑洞在中心區域,但它們不是「中心」。當然,對於像星系這樣的不規則形狀,「中心」本身是很難定義的。我是指,「在中心」不意味著星系中的所有恒星都在圍繞著這個黑洞旋轉,即使是最大的超大質素黑洞也不是這樣。盡管超大質素黑洞很大,但它們的質素與星系本身的質素相比就相形見絀了。因此,除了那些「生活」在黑洞附近的極個別恒星之外,星系中絕大多數恒星的軌域主要不是由黑洞決定的,而是由星系中的物質總量決定的,而黑洞只占其中的一小部份。

只有在非常長的時間裏(我不是指幾億年這樣的短時間,而是像億億年,億億億年或更多),星系中的許多恒星會被超大質素黑洞所捕獲。但仍然會有許多其他的恒星可能「叛離」母星系最終逃避掉被吞噬的命運。