據目前科學觀測發現,黑洞距離我們都在安全範圍以外。
最近的黑洞是麒麟座V616,這顆黑洞距離我們約2800~3300光年,品質約太陽的6.6倍;第二近的黑洞為天鵝座X-1,距離我們約6100光年,品質約太陽的10倍;第三近的黑洞為天鵝座V404,距離我們約7800光年,品質約太陽的12倍。
一般認為,黑洞是大品質恆星死亡後坍縮的結果,這種死亡方式驚天動地,會發生核心坍縮導致超新星大爆發。
一個40倍太陽品質左右的恆星大爆炸後才有可能坍縮成一顆黑洞,而且大爆炸會把絕大部分品質炸碎散發到太空中,核心留下的黑洞只有太陽品質的3~5倍。
現在我們看到的黑洞很多品質都很大,比如距離我們最近的幾個黑洞都大於6倍太陽品質,有的是形成其的原恆星本身就很大,有的是形成後不斷吞噬周圍天體物質漸漸長大了。
還有些巨大黑洞很可能是由於巨大星團集體坍縮而形成的,隨後又不斷吞噬周圍天體物質,越來越大。比如銀河系中心的人馬座A黑洞,具有400萬倍太陽品質,就可能是這樣形成的。
黑洞引力巨大並不是它的引力作用很遠,而是很近。天鵝座V404黑洞有一顆伴星,是一顆比太陽品質略小光譜為G或K的主序星,轉一圈只需要6.5個地球日。
由於距離較近,那顆主序星已經被黑洞拉成了雞蛋型,伴星物質正在被黑洞源源不斷的吞噬。
黑洞之所以引力大,可以撕碎和吞噬一切,是因為它縮成世界上最小的物質,就是中心那個奇點,以及包裹著奇點的一個空蕩蕩的球,這個球就叫史瓦西半徑。
這個史瓦西半徑是世界上物質所能達到的最小臨界半徑,任何物質到達這個臨界半徑,就只能成為一個黑洞。
這是根據愛因斯坦引力場方程得出的一個解,這個解是德國科學家卡爾·史瓦西發現的,因此人們把它叫史瓦西半徑。
計算史瓦西半徑的公式為:R=2GM/C²
這裡,R為史瓦西半徑值,G為引力常數(6.67x10^-11N·m²/kg²),M為物體品質,C為光速(約3億米/秒)。
根據這個公式計算,品質約太陽6.6倍的麒麟座V616黑洞,其史瓦西半徑只有約19.8公里。
黑洞的無限引力場,也就是撕碎一切,連光都無法逃逸的引力範圍,就是在這個半徑以內。
黑洞的引力與所有天體引力本質上是一樣大的。史瓦西半徑與品質成正比,因此越大的黑洞,其史瓦西半徑越大。比如銀河系中心那個400萬倍太陽品質黑洞,史瓦西半徑就有1200萬公里。也就是說在1200萬公里範圍,任何物質都將化為烏有,掉落到它中心那個無限小的奇點上。
當然黑洞的引力並不限定在史瓦西半徑範圍內,只是無限引力只在這個範圍內。記住,是“無限”,也就是說在這範圍內,黑洞的曲率(也就是引力)是無限的。
任何天體都沒有這種能力,大引力場的白矮星、中子星,在黑洞面前只能是小巫見大巫。
但黑洞史瓦西半徑之外,還是有巨大引力的,這個引力服從萬有引力定律,也就是說與其他天體一樣,引力是一樣大的。
萬有引力定律公式為:F=GMm/r²
式中,F為引力大小值,G為引力常量,M和m為引力相互作用物體品質,r為物體之間的距離。
這個公式說明引力大小是與品質成正比,與距離平方成反比的。但這個品質正比是呈乘積增大,距離反比是成指數級衰減的,距離的計算不是天體表面,而是從質心計算的。
一切天體都遵循這個引力定律,品質相同,得出的引力值是一樣的。
因此,黑洞並不比別的天體引力大,只是由於其很小,史瓦西半徑表面距離質心非常非常近,才“顯得”引力那麼大。
同等品質的天體和黑洞,在同等距離上引力相等。我們想一想,太陽半徑約69.9萬公里,也就是到質心69.6萬公里,而一個太陽品質的黑洞史瓦西半徑只有3公里,也就是到質心距離只有3公里,這差距有多大?
所以黑洞引力才會變得極端。
如果一個太陽品質的黑洞,在距離其質心69.6萬公里的地方,引力就和太陽表面是一樣的。
因此如果太陽消失變成一個黑洞,我們地球在這個位置所受到的引力與受到太陽引力是一樣的。
距離我們最近的黑洞都有3000光年以遠,對於我們來說,就完全是安全的。
1光年尺度是多少?也就是光速每秒約30萬公里,走一年的距離,約9.46萬億公里。
3000光年是多少公里?大家自己算吧。
而距離我們最近的恆星只有1.5億公里,這就是我們賴以生存的太陽。
圍繞在我們周圍的恆星,有很多比距離最近的黑洞近多了、大多了。
天狼星,是除了太陽,全天第一亮恆星,品質是太陽的2倍多,距離我們只有8.6光年。
而許多品質較大的恆星距離我們也比黑洞近很多。
如參宿四距離我們600光年,為全天第10亮星,品質是太陽的12倍;
參宿七距離我們700光年,為全天第7亮星,品質為太陽的18倍;
引數二距離我們1200光年,為全天第29亮星,品質是太陽的約40倍;
天津四距離我們約1800光年,為全天第19亮星,品質約太陽的23倍;
海山二距離我們約6000光年,是肉眼能夠看到最遠的恆星,品質為太陽的120~200倍。
其實在幾百光年內,還有不少十幾二十倍太陽品質的恆星圍繞著我們。
這些恆星品質都比距離我們最近的黑洞大,而且距離有的比它們近很多。根據萬有引力定律,恆星的引力與黑洞引力品質同等引力相等,這些恆星對我們造成影響了嗎?沒有。
其實最大的威脅是這些恆星死亡的時候。
恆星死亡都有一個迴光返照的過程。
因此威脅我們的不是這些恆星死亡後變成的黑洞,或者中子星、白矮星,而是死亡時發生驚天動地的超新星爆發。
理論認為,一顆大於太陽品質8倍的恆星,在演化末期都有可能發生超新星大爆發。
超新星大爆發會向太空輻射巨大能量,隨便一顆超新星的能量都相當太陽一生所輻射的能量,有的達到太陽5700億倍。
還有一些超大品質恆星發生超新星爆發時,會產生伽馬射線暴,這是宇宙極端巨大的能量爆發,瞬時迸發出的能量可能達到幾個星系輻射的能量總和,這些天體迸發出最後能量從磁極射出若干束,如果有一束偶爾掃中了地球,地球生命就很可能終結重啟。
我們地球4.49億年前發生的奧陶紀生物大滅絕,就有可能是伽瑪暴的傑作。據研究,距離地球6000光年的一對中子星玩二人轉,撞在了一起,爆發出數束伽馬射線暴,其中一束掃中了地球,導致了地球大氣破碎,地球生態鏈斷裂影響達40萬年,85%的生物物種滅絕。
科學研究認為,伽馬射線暴是宇宙中頂級殺手,不間斷的爆發清理了宇宙中90%以上的生命和文明,這是宇宙文明極其稀少,並且難以發展到高階狀態的主要根源。
我們周邊的這些10倍太陽品質以上的恆星,在演化末期都有可能發生超新星大爆發,而參宿二和海山二最終將成為一個黑洞,在爆發中很可能產生伽馬射線暴。
這兩顆恆星都到了演化末期,我們現在看到這兩顆恆星的樣子,是它們分別1200年前和6000年前的樣子,這種樣子已經極不穩定了,隨時都有可能爆發。會不會掃中地球難以預料。
是不是已經爆發了,伽馬射線暴正在路上也未可知,因為如果我們看到爆發,爆炸之光和伽馬射線暴就已經到達了。
所以這才是最大的威脅。而距離我們遙遠的黑洞與我們毛關係都沒有。