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地球或因黑洞而存在:释放能量滋养生命(图)

http://www.sina.com.cn  2012年10月30日 07:50  环球科学杂志微博
银河系中心的黑洞不仅会吞噬周围的物质,还会向外辐射出能量,黑洞的活动程度 与其所在的整个星系有莫大的关系,如果银河系中心没有黑洞,也许我们今天所在 的太阳系将不会存在。  银河系中心的黑洞不仅会吞噬周围的物质,还会向外辐射出能量,黑洞的活动程度 与其所在的整个星系有莫大的关系,如果银河系中心没有黑洞,也许我们今天所在 的太阳系将不会存在。
黑洞吞食过程中所释放出的巨大能量会强烈抑制恒星的形成。如果没有外流物有规则的调控(左图),一个星系就会拥有过多的会爆发成超新星的年轻恒星。 相反,一个过度活跃的黑洞(右图)也会终止恒星形成,使宿主星系缺少可以构建行星的重元素(恒星聚变产生),例如铁、硅和氧。而银河系中央黑洞(中图) 的活动程度和位置正是恰到好处。  黑洞吞食过程中所释放出的巨大能量会强烈抑制恒星的形成。如果没有外流物有规则的调控(左图),一个星系就会拥有过多的会爆发成超新星的年轻恒星。 相反,一个过度活跃的黑洞(右图)也会终止恒星形成,使宿主星系缺少可以构建行星的重元素(恒星聚变产生),例如铁、硅和氧。而银河系中央黑洞(中图) 的活动程度和位置正是恰到好处。

  导语:可能正是银河系中央那只吞噬物质的怪兽,造就了地球和它的宜居性。

  撰文 凯莱布•沙夫(Caleb Scharf)

  翻译 谢懿

  在浩瀚的宇宙中,我们的存在犹如白驹过隙。人类的需求完全被宇宙所忽视,大自然以难以琢磨的方式,在空间和时间的尺度上施展着自己强大的威力。也许我们唯一能聊以慰籍的就是,关于我们所在的地方,我们会提出无尽的问题并寻求它们的解答。问题之一便是,我们所处的这个特殊环境,与由恒星、星系以及黑洞所构成的宏伟宇宙画卷之间,到底有着怎样深刻的联系。

  许多宇宙现象都能潜在地影响生命的存在,但有些影响会更明显一些,黑洞就是其中之一。宇宙中还没有其他天体可以如此高效地把物质转化成能量。也没有别的天体能像黑洞这样,可使物质以接近光速的速率运行数万光年。另外,黑洞还能诱捕附近的物质,任何东西都无法幸免。它们是宇宙中具有终极竞争力的食客,就像一个“吃货”,常常会狼吞虎咽地进食,而非细嚼慢咽。

  落向黑洞的物质不会悄无声息地匿去。随着越来越接近视界(黑洞表面),物质会以极高的速度运动。如果黑洞本身也在自转,那么落入黑洞的物质还会以极高的速度做螺旋运动。这些物质与其他任何东西发生碰撞,它们所具有的巨大动能便会转化成原子和亚原子粒子的动能,释放出电磁辐射。在抵达视界前,这些数量巨大的粒子和光子可以逃离黑洞,向外汹涌而出。用一个粗略的比喻,便是浴缸排水带来的杂音。随着水流进入排水管,猛烈撞击空气中的分子,动能的一部分就会转化成声波。声波的运动速度比水快得多,可以从排水管中逃逸出来。对巨大的黑洞而言,在这样一个“消化”过程中所释放出的能量,足以对周围的星系产生广泛的影响。

  物质被“喂”入超大质量黑洞的情形,就如同衣服在洗衣机中,会偶尔晃动并发出声响一样,该过程被称为“负载循环”。黑洞负载循环的大小代表了黑洞由吞食物质到恢复平静的转变速度。目前,位于银河系中央的超大质量黑洞正处于平静状态,但它也会随时间而转变。天文学家推测,银河系中心黑洞的负载循环与银河系的整体状态之间存在关联。同时,它也为解释太阳系如何滋养生命这一问题,提供了有趣的线索。

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