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小編的世界 優質文選 宇宙

37億年後發生黑洞對撞,太陽系和地球,有可能會被甩出銀河系


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2023年6月30日 -
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天文學家告訴我們:最快37.5億年後,254萬光年外的仙女座星系就將從側面撞上銀河系,到時候產生的引力混亂有可能會把太陽系彈出去,讓太陽變成流浪恒星,地球變成流浪地球。

然而在內行人眼裏,星系之間的碰撞其實跟恒星們一點關系都沒有,真正交鋒其實只有兩個星系中心區域的超大質量黑洞,是它們帶著星系中的數千億顆恒星彼此奔赴,因此研究黑洞之間的碰撞一直以來都是宇宙學的熱點話題。

那麼黑洞相撞究竟會發生什麼呢?

首先我們要了解一些黑洞的性質

宇宙中絕大部分黑洞都是大質量恒星晚年坍塌形成的,這種我們稱之為恒星級黑洞,而在各個星系的中心區域,普遍存在著數百萬太陽質量到數十億太陽質量不等的超大質量黑洞。

amocity
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當這種黑洞彼此之間發生碰撞時,會引發整個宇宙時空的扭曲,這種扭曲被稱為引力波,早在1916年就被愛因斯坦預言存在了,但科學家直到2016年才首次探測到雙黑洞相撞的引力波信號。

超級計算機模擬顯示:兩個超大質量黑洞的合並亮度,將短暫地超過所在星系中所有恒星的總亮度,當它們圍繞彼此旋進時,附近的時空結構將被劇烈扭曲,引力波將開始以光速傳遞整個宇宙。

由於引力波是消耗兩個黑洞的能量才產生的,因此隨著引力波的不斷釋放,兩顆黑洞的公轉速度也會下降,最終它們將再彼此引力作用下合並成一個更大的黑洞。

光看這個過程描述你可能感受不到什麼,覺得黑洞之間的碰撞並不可怕,但接下來我將添加一些注釋,讓你領略黑洞碰撞的暴烈之美。

超大質量黑洞的質量往往都在太陽的1億倍以上,如果把它們放到太陽系,那麼整個太陽系的所有星球都將被黑洞吞噬,然而這還不算完,超大質量黑洞伴隨的強大引力,將使得它們彼此旋轉的速度達到光速的30%到50%,也就是每秒9萬公裏到15萬公裏,相較之下地球的自轉速度只有每秒466米。

兩個分別有太陽系這麼大的黑洞,以接近光速的速度彼此旋轉最後對撞,產生足以被整個宇宙探測到的引力波信號,這便是黑洞相撞的典型描述。

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然而對於地球上的我們來說,黑洞還是太遙遠了,目前距離地球最近的黑洞位於1600光年外,我們的太陽在50億年後由於質量不夠,也不會變成黑洞,只會先變成紅巨星再變成白矮星,最後變成黑矮星了卻殘生。

已故英國物理學家霍金生前就是研究黑洞方面的權威之一,他最大的貢獻是從理論層面證明了黑洞壽命是有限的,即黑洞蒸發理論,該理論認為黑洞不論大小,都會釋放出霍金輻射從而流失能量,質量越小的黑洞霍金輻射越強,蒸發速度越快,因此霍金認為就算未來人類不小心創造了黑洞,它也會在瞬間就蒸發消失,根本不會影響地球。

然而對於宇宙中的超大質量黑洞來說,它們的霍金輻射所帶走的質量遠遠比不上它們吞噬的質量,因此雖然名義上超大質量黑洞也有壽命極限,但這個極限長達數百萬億年,是完全沒有意義的,畢竟宇宙才138.2億年。

總體而言

超大質量黑洞相撞是宇宙中最狂暴的天文現象,在此我們只能希望37.5億年後人類能離開銀河系,或者人類文明乾脆延續不到37.5億年後。