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黑洞也能孕育行星 但在上面寻找生命有点难

浩瀚宇宙中 ， 黑洞犹如一只吞噬猛兽 ， 没有任何物质能从它的巨大引力“魔爪”中逃脱 ， 就连光也不例外 。
近日 ， 有研究团队提出 ， 超大质量黑洞周围存在类似围绕恒星运转的行星 。 这类行星是如何形成的？是否普遍存在？它们又是如何被发现的？这些行星上是否有生命存在？带着这些问题 ， 科技日报采访人员专访了华中科技大学物理学院副院长吴庆文教授 。
距离决定黑洞行星能否“降生”
在黑洞附近发现行星并非一次偶然之举 。
人类是宇宙中唯一的生命吗？为回答这个问题 ， 科学家不断搜寻系外行星 。 2019年诺贝尔物理学奖三位获奖者中 ， 就有两人是因为在系外行星研究方面取得突破性进展而获奖 。
截至目前 ， 我们已发现4000多个系外行星 。
“系外行星是当前天文学最热点和最前沿的研究领域之一 ， 科学家主要是在类似太阳这样的恒星周围寻找 。 ”吴庆文说 ， 寻找更多系外行星 ， 有利于理解太阳系形成、地球演化史及生命起源等谜题 。
近日 ， 日本研究团队表示银河系中心黑洞周围也可能存在大量行星 ， 这一新观点顿时引爆学术界 。
吴庆文介绍 ， 此前科学家利用阿塔卡玛大型毫米波/亚毫米波望远镜阵列（ALMA） ， 观测到类似早期太阳系的形成过程 。 首先是气体和尘埃在自引力作用下坍缩形成恒星；随着时间推移 ， 恒星周围的盘状气体、尘埃等会逐渐聚集形成更大团块 ， 并进一步凝聚 ， 逐渐形成行星 。
日本天文学家提出 ， 气体和尘埃并非年轻恒星独有 ， 在星系中心黑洞周围也存在着大量气体和尘埃 ， 其质量可以比原恒星盘大数十亿倍 ， 像银河系中心黑洞这样黯淡、寒冷的超大质量黑洞或许也是孕育行星的理想场所 。
冰的形成以及更多气体和尘埃等的凝结 ， 是形成行星的关键条件 。 吴庆文说 ， 黑洞周围气体盘中 ， 离黑洞越近气体温度越高 ， 但在一定距离之外 ， 温度足够低 ， 能够让一些水变成冰 。 经计算 ， 对于银河系中心这种400万倍太阳质量的超大质量黑洞来说 ， 距离黑洞大约10光年 ， 就足以让尘埃和水等气体凝结 ， 并形成几倍到几千倍地球质量的行星 ， 这类行星被称为黑洞行星 。
生活在黑洞身边 ， 黑洞行星多少有些“担惊受怕” 。 黑洞拥有强大的引力 ， 在视界范围之内连光都难以逃脱 ， 即便在稍远一点的地方 ， 黑洞周围强大的潮汐力也可能将天体撕碎 。 这听上去非常恐怖 ， 但随着距离进一步增大 ， 黑洞引力将会迅速减小 ， 在一定距离以外（约几光年） ， 炙热气体的运动几乎不再受黑洞引力控制 。 所以 ， 黑洞行星的形成条件已决定它不会被黑洞吞噬 。
遥远的距离 ， 正是黑洞行星形成壮大的温床 。
另辟蹊径寻找类地行星
吴庆文说 ， 宇宙存在数千亿个星系 ， 每个星系又存在数千亿颗恒星 ， 因此类地行星必然存在 ， 黑洞行星或许也应该普遍存在 。 因距离遥远 ， 人类对银河系中心超大质量黑洞周围的行星进行直接探测 ， 还存在巨大困难 。
或许另辟蹊径才能找到正确的答案 。
此前 ， 日本鹿儿岛大学天体物理学教授惠田敬一认为 ， 现代天体物理学发展显现出一种倾向 ， 即向不习惯的、出乎意料的、甚至仿佛是不可能的方向发展 。
“人类作为生活在行星上的智慧生物 ， 一直对围绕其他恒星绕转的行星有着浓厚兴趣 。 ”吴庆文介绍 ， 宇宙存在活动星系核、低光度星系核和X射线双星等不同的黑洞系统 ， 根据惠田敬一团队的研究模型 ， 生命周期较短、光度相对较低的活动星系核周围一般会出现黑洞行星 。
一般而言 ， 对于常见的围绕恒星运转的行星系统 ， 形成恒星后 ， 尘埃和气体会在新生恒星周围原行星盘中冷却 ， 尘埃会凝结聚集成更大的颗粒 ， 在碰撞和压缩中形成小行星 ， 小行星之间相互碰撞形成更大尺寸的行星胚胎 ， 最终经过不同的物理过程形成不同的行星 ， 如类似木星的气体巨行星 ， 或类似地球的岩石行星 。


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