银河系中心的黑洞会威胁到太阳系吗？

本文来自微信公众号：SF 中文 （ID：kexuejiaodian），作者：SF

文 | 凯蒂・麦克（Katie Mack）

译 | 麦李

编 | 陈强

原文刊载于《科学焦点》2023 年第 12 期

2022 年 5 月，利用事件视界望远镜（EHT），天文学家拍摄了位于银河系中心的人马座 A * 黑洞的第一张照片。人马座 A * 黑洞属于超大质量黑洞，质量是太阳的 400 万倍。

EHT 是一个全球合作项目，致力于捕捉超大质量黑洞的身影。它可以将世界各地的天文台联系起来，并将许多观测到的数据整合成一张超高分辨率的图像。

根据人马座 A * 黑洞的照片，我们可以看到黑洞中心有一大片阴影。这个阴影的存在并不是因为光线被阻挡了，而是因为一旦进入事件视界的范围，就连光线也无法逃离黑洞，也就是说，我们是看不见黑洞内部的。

在引力作用下，经过黑洞附近的光线，传播路径也会被扭曲，因此看上去，就像是明亮的光圈中间有一个黑色的洞。也就是说，黑洞的阴影看起来是黑的，不是因为光线被挡住了，而是因为光线被吞噬了。

黑洞能吞噬包括光在内的一切物质

事件视界其实是黑洞的边界。事件视界意味着“不归点”，任何越过这条边界的东西都无法逃离黑洞。

在事件视界处，逃逸速度（即逃离黑洞引力所需的速度）等于光速。而爱因斯坦的狭义相对论将光速设定为一个硬性限制――宇宙中任何物体的速度都不会超过光速。因此，没有任何东西可以逃离黑洞。

人马座 A * 黑洞的图像进一步向我们证实了，宇宙中不仅存在超大质量黑洞，而且超大质量黑洞也符合相对论理论。

当然，人马座 A * 黑洞不仅仅会吞噬光线。像所有的超大质量黑洞一样，它会吸引任何徘徊在事件视界附近的气体、尘埃和炽热的等离子体。每隔一段时期，就会发生让天文学家非常兴奋的事――超大质量黑洞会吞噬整个恒星系统。当恒星被潮汐力（物体上各部分到引力源的距离不同，受到的引力大小也不同，从而产生引力差，这种引力差就是潮汐力）撕裂时，会发射出强烈的 X 射线。

到目前为止，我们只观察到人马座 A * 黑洞吞噬了几团气体云，但我们知道它并不“挑食”。

那么，我们应该担心吗？在我们银河系中心有一个贪得无厌的庞然大物，质量是太阳的 400 万倍，它会让天文学家夜不能寐吗？

只要保持一定的距离，黑洞就不会威胁到我们

其实不会。尽管我们都知道黑洞连光线都不放过，但是，不管多大的黑洞，都伤害不了远未接近它的人。这要归功于引力在不同距离上的微妙作用。

根据爱因斯坦的广义相对论，我们之所以会被引力牵引，是因为一个大质量天体会让周围的空间发生弯曲，改变物质和光在大质量天体周围空间中的运动方式。

所有的物质和能量都会在某种程度上使空间弯曲，因为引力是一种无处不在的力量。你现在所在的空间也会受到宇宙中其他一切事物的引力影响，尽管有些引力的影响极其微弱。

黑洞的特殊之处在于，核心部分的奇点具有无穷大的空间曲率。因此，在事件视界内，想要离开黑洞是不可能的。换句话说，任何企图离开黑洞奇点的路线，最终都会回到奇点。

即使不靠近事件视界，就在它附近的区域，潮汐力也能摧毁许多东西。但是，如果你远离了这些有危险的区域，黑洞空间曲率对你的影响，就跟其他任何普通恒星或大团物质一样了。

如果太阳现在坍缩成黑洞，地球还会继续绕轨道运行，完全不受影响。此时，太阳的温度、亮度都会下降许多，但我们离得足够远，我们甚至都测量不出来太阳的引力变化。

当谈到位于银河系中心的超大质量黑洞人马座 A * 时，它的引力不仅对我们太阳系没有威胁性，也不会对太阳系围绕银河系中心的运行轨道有太大影响。

在银河系中心，恒星、气体和尘埃的总质量比人马座 A * 黑洞重了几个数量级，这还不包括充满整个空间的幽灵般的暗物质。但是，太阳系的运行轨道，以及银河系内其他所有恒星的运行轨道，都是安全的。

至少现在是这样。

大约 40 亿年后，银河系将与仙女座星系相撞，恒星和行星会因引力的扰动而被抛掷到宇宙各处，就像一场璀璨的烟花表演。这可能导致两个星系中心的超大质量黑洞旋转着合并在一起。

现在，我们还无法预测，在那个时候太阳系会发生什么。但是，希望在宇宙的某个遥远的地方，有人会准备好他们的相机，捕捉到这令人惊叹的景象。

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