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亮度相当于700万亿颗太阳,宇宙中最亮的黑洞,究竟有多可怕?

时间:2026-01-07来源:网络作者:小菜点击数:
简介:在天文学上,星星能否被人类用肉眼直接看到,取决于它们的 视星等 ,只有视星等小于6的,才能被直接看见。

在我们常见的天体中,金星的视星等是-4.7,满月的视星等是

【菜科解读】

在天文学上,星星能否被人类用肉眼直接看到,取决于它们的 视星等 ,只有视星等小于6的,才能被直接看见。

在我们常见的天体中,金星的视星等是-4.7,满月的视星等是-12.7,普通月亮在-4等到-6等之间徘徊不定,最亮的1.5亿公里外的太阳,视星等达到了-26.78。

对金星和月球这种不会自己发光的天体来说,自身的亮度全仰仗于太阳光反射率,反射率越高看起来就越亮,而对于太阳这种靠核聚变发光发热的恒星来说,亮度反应出来的其实是自身的质量与体积。

不过作为一颗中等质量的黄矮星,太阳的质量和体积在宇宙中都不算拔尖儿,所以相应的,比太阳更亮的恒星也有不少。

确切来说,晚上我们看星星随手一指,那颗星星基本上就比太阳亮,因为最近的系外恒星都在4.22光年外,其他能被肉眼直接看到的恒星,距离更是几百上千光年,它们发出的光子能隔着如此遥远的距离飞进我们眼里,本身就说明它们的亮度足够大。

举例来说

被银河分隔两端的牛郎星和织女星,它们在天文学上的名字分别是天鹰座 跟天琴座 ,亮度分别达到了太阳的10.6倍和40倍。

而目前天文学家发现的最亮的恒星,位于16万光年外的大麦哲伦星系内部,天文学编号为R136a1,质量达到了太阳的315倍,亮度是太阳的871万倍,不过这么高的亮度其实是害了它,因为高亮度意味着内部核燃料的消耗速度也很快。

天文学家预计再有300万年左右,R136a1就会因为氢元素的耗尽而坍塌成一颗黑洞。

相较之下太阳虽然没它亮,但寿命能达到100亿年左右。

宇宙中还有没有比它更亮的存在呢?

答案是:有

不过这个 宇宙中最亮的天体 不是恒星,而是一颗黑洞,或者说类星体。

和我们想象中漆黑一片黯淡无光的场景不太一样,黑洞在宇宙中其实是很亮的,因为任何物质在被黑洞吞噬之前都会先被撕碎成一串原子,在这个过程中这些物质会高速运动并摩擦发热发光,成为围绕黑洞的吸积盘的一部分。

前几年拍到的第一张真实的黑洞照片,酷似蜂窝煤的红色光晕就是吸积盘,而中心的黑色光晕就是才是黑洞本体。

天文学家把宇宙中一些超大质量黑洞和它的吸积盘,称为类星体,因为这种黑洞往往周围可供吞噬的物质十分丰富,因此吸积盘也极其明亮。

目前已知的最亮的天体,就是125亿光年之外的类星体J2157,它的亮度比太阳要高700万亿倍左右,可以说单凭这个吸积盘的亮度就能和一些星系相媲美,中心黑洞质量高达340亿倍太阳质量的它,每天吞噬的质量都相当于一颗太阳,而且这一过程已经持续了100多亿年了。

银河系中心440万倍太阳质量的超大质量黑洞人马座a*和它相比,简直算是迷你黑洞了,而如果把它们两个互换位置的话,整个银河系三分之二的恒星都会被J2157黑洞吞噬。

除了星系中心的黑洞外,宇宙中还有很多流浪黑洞,其中一些因为吸积盘物质的耗尽,已经看起来不那么明亮了,难以发现的它们才是宇宙中最危险的存在。

一颗典型的黑洞进入太阳系后甚至会抵消地球引力,让地球上的一切都飘起来,更进一步的话就会把地球撕碎成一串原子,变成这颗流浪黑洞新的吸积盘。

由于银河系本身尘埃带的阻挡,我们无法直接看到银心区域的超级黑洞,同样也无法看到尘埃背后可能存在的流浪黑洞,所以太阳系在未来的公转过程如果真碰上一颗流浪黑洞的话,人类文明就可以跟这个宇宙说拜拜了。

能量相当于10万个太阳,黑洞的吸积盘,也能成为生命的家园?

20世纪初,随着爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论的问世,物理学进入了一个新的时代,宇宙学也跟着沾了不少光。

而在一系列和相对论有关的 新发现 中,黑洞无疑是最引人注目的。

因为它达到了物理学中的 引力极限 ,连每秒30万公里的光都无法逃逸出黑洞的引力深井,相较之下逃出地球的第二宇宙速度,只有11.2km/s,能逃出太阳系的第三宇宙速度,也只需要16.7km/s。

因此在很多人的认知里,黑洞就是一颗完全黑暗的天体,它无情吞噬着宇宙中的物质和信息,是宇宙中最有效率的粉碎机。

但在物理学家眼里,黑洞还是一座能量的宝库,因为恒星或者其他物质在被黑洞吞噬之前,首先会形成一个绕黑洞旋转的圆盘,天文学上把这个叫做吸积盘。

在2019年公布的第一张真实的黑洞照片里,酷似蜂窝煤的红色光晕,就是黑洞的吸积盘,而中心的黑色朦胧区域才是黑洞的本体。

由于黑洞本身有着极强的引力,所以大量物质在被撕碎融入吸积盘后,会因为引力作用而相互摩擦并旋转,产生的热量让黑洞吸积盘成了宇宙中最亮的现象之一,而在物理学上,热量就意味着能量。

根据天文学家的计算,只要行星和黑洞保持合适的距离,黑洞完全可以代替恒星的角色,用吸积盘来给行星上的生命提供光和热,比如《星际穿越》中的那几颗星球,光和热就来自于远处的老年黑洞 卡冈图雅 。

所以从理论上来说,黑洞附近的星球也能成为生命和文明的家园,唯一的 坏处 就是黑洞周围的时间膨胀比较严重,所以生活在黑洞附近的文明,时间流逝速度会异常缓慢,而在黑洞影响范围之外的文明看来,黑洞附近的文明会以为时间膨胀的原因,处于静止状态,好似生活在时间牢笼里一样。

20世纪60年代,物理学家戴森提出了包裹恒星吸收光和热来做功的 戴森球 ,但由于恒星的体积和质量往往占据了所在星系质量的绝大部分,所以星系内剩余的物质总量是不足以建造包裹恒星的戴森球的,因此戴森球长期以来都属于科幻设施。

不过随着黑洞的被发现和研究,天文学家们开始意识到戴森球并非不可行,因为黑洞比恒星要小很多,且吸积盘向外辐射的能量比太阳高10万倍,所以包裹黑洞要远比包裹恒星来得容易,所获得的能量也更可观。

现在就有科学家相信,在宇宙中一定有一些黑洞,已经被改造成了超级文明的干电池,它们的吸积盘向外辐射的能量有相当一部分都被吸收做功了。

甚至不排除超级文明自发制造黑洞,用来当作能量来源的可能性。

其实对现在都人类文明来说,黑洞的形成机制也不是什么秘密,就是单纯的质量或者能量,堆积于时空中的一点而已,所以除了大质量恒星坍塌能形成黑洞外,用于物理实验的超级对撞机内部也有可能产生黑洞。

早在2008年欧洲大型强子对撞机开机的时候,就有人担心它会撞出黑洞吞噬地球,不过物理学家根据霍金的 黑洞辐射理论 告诉大家无须担心,因为撞出来的黑洞会因为质量太小而很快蒸发,而且在对撞机管道内的高度真空环境里,也没什么物质能供黑洞吞噬。

在可以预见的未来,黑洞更多还是会以照片的形式被我们熟知,因为现实宇宙中距离地球最近的黑洞都在1500光年外,所以在开发出虫洞技术或者光速飞船之前,人类文明大概率是没有机会亲眼目睹宇宙中的天然黑洞的。

超新星爆发后,亮度超过满月媲美太阳,能省下多少电费?

理论上来说,下一秒天上有可能出现一个亮度超过满月,甚至超过太阳的天体,它会把黑夜变成白天,而我们的太阳在亮度不如它的情况下,会被衬托成黑色。

如果你能看到其他波段的话,还会发现从太空侵袭而下的大量马射线和X射线,它会不断剥离地球的大气层,让太阳辐射趁虚而入,最终地球将变成第二个火星。

以上这种末日景象,就是典型的临近超新星爆发现象它是一种大质量恒星在晚年的一次集中能量释放,几秒内就能释放过去几十亿年的能量总和,因此在超新星爆发的那几秒钟,它就是整个星系最亮的恒星,不过由于我们的银河系已经100多亿岁了,寿命短的恒星早就爆发完了,所以天文学家认为银河系内目前的超新星并不多,每个世纪大概只有两到三次爆发。

其中距离地球最近,甚至可能已经爆发了的,是640光年外的红超巨星参宿四,它的亮度曾在去年和前年发生过显著的变化,不过那也是它640年前的样子了,所以天文学家才认为它已经爆发了,只不过光子还在路上。

其实是历史上太阳系曾经受过超新星爆发的影响,并且直到现在都还在它的影响范围内,具体来说就是天文学家发现了太阳和周围的恒星,都位于一个直径1000光年的本地泡内,这个泡泡空间就是由250万年前一次超新星爆发引起的,只不过因为它距离地球足够远,所以当时的地球生命没有受到大影响。

天文学家认为超新星爆发的破坏力,取决于它和地球的距离,如果在24光年范围内有超新星爆发话,地球的大气层会被剥离,然后整个地球将迎来一段时间的高能辐射扫描,在此期间地球上所有的生物都会像紫外线下的细菌一样被杀灭,因为高能辐射会直接撕碎生物体内的DNA结构,让其在短时间内去世。

唯一的好消息是太阳系附近300光年范围内,都没有什么即将爆发的超新星,参宿四和心宿二都在400光年之外,就算爆发了也只是给晚上加了个月亮,不会有什么危害到地球生命的后果产生,反而可能会节约电费,毕竟超新星爆发一般都能持续几个月甚至半年,在此期间夜晚的亮度足够不开灯了。

天文学家认为,超新星爆发其实还是宇宙中的生命播种机,因为组成地球和地球生命的重元素,一开始在宇宙中是不存在的,它们只能形成于大质量恒星的核心区域,而超新星爆发恰好把恒星内部的重元素播撒到了宇宙中,让它们得以形成行星和生命。

我们的太阳系在46亿年前,其实就是一团包含重元素的星云,而这片星云就是第一代恒星超新星爆发后的产物,因此太阳系诞生后才能形成八颗行星,其中还有四颗岩石金属行星,至于地球上的我们,本质上也是恒星的边角料组成的。

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