黑洞“寄生”恒星
2024-07-04
大自然探索 2024年6期
在我们生活的银河系中央,盘踞着名为人马座A*的超大质量黑洞,其质量约相当于太阳质量的430万倍。几乎每个星系的中央都有这类中央大黑洞,还有些黑洞是大质量恒星死亡后坍缩形成的。除了这两类最常见的黑洞,宇宙中还存在着一种非常古老的黑洞:原初黑洞。
20世纪60年代,苏联物理学家雅科夫·泽尔多维奇和英国物理学家斯蒂芬·霍金,分别计算出了原初黑洞存在的依据。刚诞生的宇宙远没有今天那么大,也就是说今天宇宙中的一切,曾经都被局限在一个不大的区域。由于宇宙在早期的物质分布太过密集,在其中一些物质密度过高的区域,物质会直接形成黑洞。
原初黑洞形成的条件特殊,不同原初黑洞之间的质量也天差地别——理论上最小的原初黑洞的质量仅为一枚回形针的十万分之一,大的则能接近一颗矮行星(例如冥王星)的质量。
这些古老黑洞的寿命非常长,其中蕴藏了关于宇宙形成之初的信息,因此被誉为宇宙化石。理论上,一些诞生中的恒星在吸积周围物质时,会偶尔捕获原初黑洞,这样一来,原初黑洞就会占据这颗成型中的恒星的中央。霍金在20 世纪70 年代首次指出这类天体的存在,这类恒星也被称为霍金星。
当霍金星内部的原初黑洞很小时,恒星和黑洞相安无事,恒星可以顺利走完整个生命周期。但如果恒星内部的原初黑洞足够大,吞噬了太多恒星内部物质,总有一天会造成恒星内部的聚变反应戛然而止,从而让恒星提前进入红巨星阶段,并且以这种方式形成的红巨星会比正常的红巨星更暗。
以太阳为例,太阳的寿命还剩余约50 亿年,如果太阳内部存在一颗十亿分之一太阳质量的原初黑洞,那么在这个黑洞的吞噬下,太阳的核聚变燃料只能再支撑它燃烧5 亿年。不过,根据目前掌握的信息,太阳内部存在黑洞的概率非常低。