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假如一个裸奔黑洞冲向太阳系,能发现吗?我们会看到什么景象?

各位不要惊奇,还真有一个黑洞朝着地球飞来,当然这个GRO J1655-40是一个双星系统,因此只要观测双星中的那颗恒星就知道这个黑洞飞到哪里了,但围观群众可不这么觉得,假如是一个独立的黑洞,周围啥都么有,我们能观察到它飞到哪里了呢?万一这是要往太阳系,这可如何是好?

GRO J1655-40双星系统黑洞是一种什么样的天体?

这是天蝎座方向一个距离地球约11000光年的双星系统,一颗F光谱的恒星(比太阳大),另一颗是一个小质量的黑洞,正以110千米/秒的速度冲向太阳系。这种怪异天体诞生方式一般早先是一个双星系统,然后另一颗恒星质量比较大,发展比较快,过早的从主序星进入红巨星,随后超新星爆发,中心诞生了黑洞,

而后期伴星也渐渐发展的巨星,恒星内部超强的辐射压逐渐战胜引力,直径膨胀,成为红巨星,渐渐落入黑洞的引力范围,成为其吸积盘中物质的来源。而黑洞在这个过程会以及各方式影响伴星:

  • 黑洞影响伴星的运行轨道,观测到超过预计的轨道变化

  • 黑洞运行会导致主星光谱出现非正常的引力红移

  • 吸积盘物质会发射X射线,一般观测到异常X射线即可判定有致密天体在捣鬼。

尽管黑洞看不到,但可以通过观测伴星的异常计算出周围黑洞的质量,从而达到了解隐藏在伴星背后的“魔鬼”的真相!

假如一个裸奔的黑洞正在前往太阳系,我们能发现吗?

黑洞有几个特征供我们研究,这也就是著名的黑洞无毛定理,我们能拿到的参数最多只有三个,分别是:

  • 质量

  • 角动量

  • 电荷

电荷这个参数就不用看了,即使有我们也无法测定,角动量在没有确定黑洞位置以及其他附加影响之前,我们也无从谈起,唯一能让我们感知的就是质量!那么质量会产生哪些附加影响呢?

  • 吸积盘

  • 引力透镜

两者产生的机理是不一样的,但本质都是由质量引起,吸积盘需要周围有尘埃物质,当然最好就是吞噬恒星物质,这样的吸积盘会比较“明亮”,因为物质量大,而且本来就是高能物质。假如这颗流浪黑洞运行到星际空间,周围物质及其稀疏时,就很难根据吸积盘来发现了,因为它发出的X射线实在太微弱,那么就只能根据另一个方式来感知黑洞了。

银心黑洞的X射线耀斑

引力透镜,这是广义相对论中引力弯曲光线的事实反映,但这有一个前提要求,黑洞处在背景星系或者恒星和地球中间,此时我们方可以通过引力透镜来观测。黑洞是高致密天体,因此它形成的也是强引力透镜,背景目标变化是比较明显的。

引力透镜原理,当然当然并不只是原理图,现实中我们也观测到了大量的引力透镜现象。

哈勃太空望远镜获得的21个强引力透镜图像数据。每幅小图中心橘黄色的是前景透镜星系,围绕着透镜星系的蓝紫色结构是背景莱曼alpha发射体的多重图像。当然您肯定发现了一个问题,即上图中的透镜体都是星系,那么前景是黑洞时效果会如何呢?

就如上图这个效果,当然我们不可能看到中心的黑斑,因为距离遥远,但效果大致如此。或者角度合适的话,则能明显看到爱因斯坦环。

引力透镜是我们发现裸奔黑洞的唯一方法,假如背景中没有任何天体,而且黑洞经过的区域无法形成吸积盘的X射线辐射,那么我们可以认为,这个黑洞在影响太阳系之前我们是无感的,它偷偷的摸到太阳系附近,我们都不会知道。

黑洞会哪种方式影响太阳系?

假如我们真的一路上都一无所知,那么到太阳系附近的时候我们也能发现端倪了,毕竟能称得上黑洞的,质量至少也是太阳的3倍以上,如此质量出现,引力扰动影响非常可观的。

  • 对太阳系附近恒星引力扰动会被观测到

这可以理解,太阳系附近天体都只有数光年,一个太阳质量3倍以上的天体闯入,犹如小石头丢进池塘,影响是可观的。

  • 奥尔特云内的彗星类天体进入太阳系内行星数量急剧增加;

彗星每年都很常见,隔三差五的都会有几颗,但肉眼能观测到的极少,假如某个时间段,比如数年内肉眼可见彗星大大增加,或者史无前例的大型彗星出现,甚至比哈雷彗星都要明亮,那么我们可以保证,奥尔特云内肯定有一个大物件出现了,在哪里,根据这些彗星的来源轨道计算下引力扰动的方向,大致就可以确定位置。

海尔-波普彗星

  • 吸引了奥尔特云内物质后可能会出现吸积盘

这比较能说明问题,因为物质密度增加,而且距离也近,因此吸积盘观测的机会大大增加

  • 柯伊伯带的小行星天体受到影响

首先还是大量彗星,此时影响内行星或者直接撞击的概率大大增加,因为柯伊伯带的小行星密度明显要高出不少,很大的概率是,此时的地球将会遭受一波行星形成以来的第二波撞击(第一波是地球形成时清理轨道小行星时的撞击),生命应该在此时已经灭绝。

  • 柯伊伯带外围天体被夺走,开始环绕黑洞

太阳系边缘,太阳的引力已经罩不住了,黑洞在接近太阳的过程中,会和太阳的引力影响形成双星系统,但黑洞质量远超太阳,因此这次主动的就是太阳了,实力所然,太阳不得不低头。

比较有可能的是构成上图这种双星运动模式,太阳系成为伴星黑洞的双星系统,外行星会彻底被夺走,距离太阳比较近的内行星可能会被太阳保留,但也有可能被甩出太阳系轨道成为流浪行星而逃出生天,因为留在这个星系中,超强辐射即可致死,而且黑洞会慢慢吞噬物质。

最终的结局尚难预料,可能会形成未定的双星系统,也可能继续靠近被慢慢吞噬,但估计应该会发生在太阳的红巨星阶段。

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