小洋美學(xué)路 2023-06-21 18:57 浙江
前言
宇宙的奧秘令人驚嘆，我們從紀(jì)錄片或者新聞中不斷地看到各種科學(xué)家在各自的領(lǐng)域做出驚人的發(fā)現(xiàn)。而黑洞這種最強(qiáng)大的天體，引起了我們的極大興趣，畢竟它們無情地吞噬任何進(jìn)入其“事件視界”的物質(zhì)，每個人都對它們充滿了好奇和敬畏之心。令人驚訝的是，也許在我們離地球最近的地方，就隱藏著一顆迷你黑洞，那么它是怎樣被發(fā)現(xiàn)的，它的存在又對我們有哪些影響呢？從下面的文章中我們可以了解到。
迷惑的柯伊伯帶
太陽系中有很多小行星，它們的質(zhì)量十分微小，由巖石或冰構(gòu)成的小天體在運(yùn)行軌道上很容易被附近天體的引力干擾。人們通過對太陽系的觀察，發(fā)現(xiàn)了“柯伊伯帶”這個現(xiàn)象，來自這個帶子的小天體比較奇特，它們的軌道是由一個偏心率極高的橢圓軌道圍繞著太陽公轉(zhuǎn)，并且軌道平面與黃道面之間夾角；從近日點來看，它們受到了一個強(qiáng)引力源的作用。
通過這個現(xiàn)象，科學(xué)家很快就推測出了一個未知天體的存在，這個天體的質(zhì)量是地球質(zhì)量的5到20倍，運(yùn)行軌道與太陽之間的距離在200到800天文單位之間，它位于太陽系的外緣，影響著“柯伊伯帶”這些小天體的行動（如下圖所示，橙色軌道顯示了未知天體的位置和運(yùn)行軌跡，黃色軌道為海王星的軌道）。然而，一開始天文學(xué)家都認(rèn)為這個東西是一顆大行星，即所謂的傳說中的“第9行星”，但是這個猜測很快就被證明是錯誤的。
（1）未知天體的猜測
在充分的計算和觀察后，科學(xué)家開始質(zhì)疑為什么會有這樣一個未知的天體影響著“柯伊伯帶”里這些小天體。如果這個天體真的存在，它和太陽系統(tǒng)有很多相同的屬性，包括軌道和密度等，科學(xué)家提出了一個猜測，那就是“第9行星”可能是由流浪的天體直接被太陽系統(tǒng)捕獲到的。在研究“柯伊伯帶”和小行星的軌跡時，發(fā)現(xiàn)了更多位于太陽外的小行星，這些行星都受到了同樣的影響。
（2）第9行星未被發(fā)現(xiàn)的可能原因
然而，在過去的十年里，科學(xué)家并未真正發(fā)現(xiàn)“第9行星”，他們遍歷了大片的天空，觀測沒有發(fā)現(xiàn)什么，或者說要么“第9行星”不在那里，要么它被太陽和其他天體遮擋了。對于極其遙遠(yuǎn)的區(qū)域，這種搜索顯然非常困難。在很長一段時間里，所有的外太陽系天體觀測都將必須在干涉的夜晚完成，觀測必須在經(jīng)過月亮的每個時期完成，以確保沒有反光干擾。對于一些高級觀測設(shè)備，這樣的觀測時間已經(jīng)足夠短了。
引力經(jīng)過反演現(xiàn)“原初黑洞”
在考慮了太陽系存在這樣一個“第9行星”的推論后，科學(xué)家確定了一些潛在的位置。然而，盡管他們積極搜索，這顆新型行星仍然未被捕獲。這時，有科學(xué)家開始研究突出的柯伊伯帶和小行星軌跡之間的聯(lián)系。此時就有專家提出了一種想法，認(rèn)為這個未知天體可能會是一顆黑洞，即使這樣一個想法聽起來很天真。
（1）黑洞的存在和定義
在天文學(xué)中，黑洞是一種非常特殊的天體，其所具有的質(zhì)量足以創(chuàng)造出強(qiáng)大的引力作用，并引起周圍物質(zhì)的完全吞噬。黑洞通常有這樣的特征：它們對外部世界一無所知，不發(fā)光，只有當(dāng)其他物體接近到極端的程度時，才能通過視覺和引力波測量到。黑洞的中心是一個非常稠密和小的區(qū)域，所以黑洞通常被描述為一個點。
（2）原初黑洞的定義
理論上說，黑洞的形成需要超過三個太陽質(zhì)量，這個數(shù)值會隨著星團(tuán)質(zhì)量的改變而變化，暫稱為“臨界質(zhì)量”。比臨界質(zhì)量稍小的星體，會形成中子星，比臨界值大的將形成黑洞。原初黑洞可能在宇宙大爆炸后被形成?？紤]一個極端精密的星云，在一些小區(qū)域內(nèi)，物質(zhì)密度極大，重力作用會將其拉成一團(tuán)球形物質(zhì)。如果這個團(tuán)體的質(zhì)量超過了臨界質(zhì)量，這個點就會形成黑洞。此時，物質(zhì)開始萎縮并塌縮到黑洞的中心，當(dāng)物質(zhì)被塌縮時，它會釋放出大量的重力能，這個過程是放出了極大的能量的，當(dāng)前認(rèn)為這個過程可以用引力波輻射的形式進(jìn)行。
（3）迷你黑洞的存在
迷你黑洞是一種小型的黑洞，其質(zhì)量在10^(-8)到太陽質(zhì)量的數(shù)千倍之間。在宇宙誕生之初，如果某個區(qū)域的物質(zhì)密度極大，就有可能導(dǎo)致物質(zhì)因為引力坍縮而直接形成黑洞，這種黑洞就是迷你黑洞，也被稱為原初黑洞。
考慮到黑洞可以通過引力吞噬周圍的物質(zhì)，科學(xué)家開始考慮這個“第9行星”可能是一個迷你黑洞。如果這個想法成立，那么這顆黑洞的體積將非常小，大概在5厘米的半徑范圍內(nèi)，而且它會圍繞著太陽公轉(zhuǎn)。
迷你黑洞對地球的影響
那么，即使迷你黑洞存在，它對地球有什么影響呢？對于一個半徑比5厘米還小的黑洞來說，只要距離稍微遠(yuǎn)一點，它就不會向我們造成任何威脅，因為引力與距離的平方成反比，黑洞的引力強(qiáng)度是這樣的。只要黑洞距離地球高達(dá)數(shù)百天文單位，它就不會對地球造成任何影響。并且，即使黑洞存在，它也將沿著一個穩(wěn)定的軌道運(yùn)動，所以我們無需擔(dān)心。
結(jié)論
黑洞是宇宙中最神秘、最強(qiáng)大的存在之一，迷你黑洞作為一種特殊的黑洞，雖然到目前為止尚未被直接探測到，但是天文學(xué)家現(xiàn)在已經(jīng)有了足夠的數(shù)據(jù)來推測它們在太陽系中的存在，而且它們可能就在我們的附近，如“第9行星”所在的地方。如果迷你黑洞真的存在，它們對地球的影響是微乎其微的，不必過于擔(dān)心。黑洞仍然是一個神秘的領(lǐng)域，我們需要繼續(xù)研究它們了解更多的信息。
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