黑洞也能孕育行星 但是在它们上面找到生命有点困难

在浩瀚的宇宙中，黑洞就像一只吞噬的野兽，无论如何都无法逃脱它巨大的引力爪，就连光也不例外。

最近，一个研究小组提出，超大质量黑洞周围有行星，类似于那些围绕恒星运行的行星。这些行星是如何形成的？它广泛吗？他们是怎么被发现的？这些行星上有生命吗？带着这些问题，记者采访了华中科技大学物理学院副院长吴庆文教授。

距离决定了黑洞行星是否能够诞生

在黑洞附近发现行星不是偶然的。

人类是宇宙中唯一的生命吗？为了回答这个问题，科学家们一直在寻找系外行星。在2019年诺贝尔物理学奖的三名获奖者中，有两人因在系外行星研究方面的突破而获奖。

到目前为止，我们已经发现了4000多颗系外行星。

“系外行星是天文学中最热门、最前沿的研究领域之一。科学家主要观察像太阳这样的恒星。”吴庆文说，发现更多的系外行星有助于理解太阳系形成的奥秘，地球的演化历史和生命的起源。

最近，日本研究小组表示，银河系中心的黑洞周围可能有大量行星，这一下子点燃了学术界。

吴庆文介绍说，科学家利用阿塔卡马大型毫米波/亚毫米波望远镜阵列(ALMA)观察了类似早期太阳系的形成过程。首先，气体和尘埃在自重作用下坍缩形成恒星；随着时间的推移，恒星周围的盘状气体和尘埃将逐渐聚集形成更大的团块，并进一步凝结，逐渐形成行星。

日本天文学家指出，气体和尘埃并不是年轻恒星所独有的，在星系中心的黑洞周围也有大量的气体和尘埃，它们的质量可能是原始恒星圆盘的几十亿倍。像银河系中心的黑洞一样又黑又冷的超大质量黑洞也可能是孕育行星的理想场所。

冰的形成以及更多气体和尘埃的凝结是行星形成的关键条件。吴庆文说，在黑洞周围的气体盘中，离黑洞越近，气体温度越高，但超过一定距离，温度就低到足以把一些水变成冰。根据计算，对于银河系中心的超大质量黑洞，它的质量是太阳的400万倍，离黑洞大约10光年就足以凝结尘埃、水和其他气体，并形成质量是地球几倍到几千倍的行星，这些行星被称为黑洞行星。

生活在黑洞周围的黑洞行星有些“害怕”。黑洞有很强的引力，即使是光也无法在地平线上逃逸。即使在一小段距离内，黑洞周围强大的潮汐力也可能撕裂天体。这听起来很可怕，但是随着距离的进一步增加，黑洞引力会迅速减小。超过一定距离(大约几光年)，热气体的运动几乎不再受黑洞引力的控制。因此，黑洞行星的形成条件决定了它不会被黑洞吞噬。

遥远的距离是黑洞行星形成和成长的温床。

用另一种方式寻找类地行星

吴庆文说，宇宙中有几千亿个星系，每个星系中有几千亿颗恒星，所以类地行星一定存在，黑洞行星也应该普遍存在。由于距离遥远，人类仍然很难直接探测到银河系中心超大质量黑洞周围的行星。

也许另一种方法可以找到正确的答案。

此前，日本鹿儿岛大学的天体物理学教授Keiichi认为，现代天体物理学的发展呈现出一种趋势，即朝着一个不习惯、意想不到甚至不可能的方向发展。

“作为一种生活在行星上的聪明生物，人类一直对围绕其他恒星运行的行星有着浓厚的兴趣。”吴庆文介绍说，宇宙中有不同的黑洞系统，如活动星系核、低光度星系核和x光双星。根据Keita Keiichi团队的研究模型，黑洞行星通常出现在生命周期较短的活跃星系核周围

一般来说，对于围绕恒星运行的普通行星系统，恒星形成后，尘埃和气体会在新生恒星周围的原行星盘中冷却下来，尘埃会凝结并聚集成较大的粒子，在碰撞和压缩过程中形成小行星，它们相互碰撞形成较大尺寸的行星胚胎，最终通过不同的物理过程形成不同的行星，如木星这样的气体巨行星或地球这样的岩石行星。

像恒星一样，黑洞也有类似的培育行星的“育儿室”。吴庆文说，超大质量黑洞通常位于星系中心，通过吸积物质向星系提供能量。吸积是一个有效的过程，致密的中央天体通过重力俘获周围的介质。吸积物质以初始角动量围绕中心黑洞旋转，形成吸积盘。除了吸积盘，黑洞周围还有一个巨大的尘埃环。吸积盘和尘埃环外部区域的物质与原行星盘相似，因此考虑黑洞周围是否有行星是合理的。

根据凯塔团队模型的计算结果，最有可能是黑洞的行星的质量大约是地球的几十到几百倍，甚至可能达到行星质量的上限。默认情况下，在两个行星的平均内部密度相似的情况下，黑洞行星的半径可以达到地球半径的十倍。

在“裂缝”中寻找外星生命

“生命起源是一个重大的科学命题，研究黑洞行星上是否存在生命形式是值得的。”吴庆文说，生命是伟大的，但也是脆弱的，一个合适和安全的环境对培育生命起着至关重要的作用。

吴庆文指出，虽然在星系中心的超大质量黑洞周围可以形成行星，但这种行星与恒星周围的行星有很大的区别。

像地球这样的行星在围绕类太阳恒星运行时可以获得阳光。黑洞行星可能不具备这种条件。虽然不排除在黑洞周围可能形成类似太阳系的恒星和行星系统，但黑洞行星和黑洞之间的距离比地球和太阳之间的距离大得多，而且孤立的黑洞行星可能不像地球那样有阳光。

银河系中心的黑洞辐射主要在X射线波段，而太阳辐射主要在光学波段，这意味着黑洞行星不能得到更好的阳光。此外，超大质量黑洞周围有许多高能活动，这些高能x光辐射或紫外线辐射会电离并吹走行星表面的大气。火星表面的大气层极其稀薄，正是因为它的大气层几乎被太阳风剥离。

吴庆文说，生命的存在需要特定的条件，比如适当的温度和水。行星形成后，根据中心恒星的光度和离行星的距离，我们可以估算出行星的表面温度，判断它是否适宜居住。如果黑洞行星是孤立的，就很难满足上述条件。此外，考虑到高能事件，如黑洞周围的x光爆炸、黑洞的潮汐坍缩和中心区域的超新星爆炸，生命在这里生存是非常困难的。

通常，在寻找外星生命的过程中，我们会考虑这个星球是否处于宜居地带，以及在恒星周围适当的距离内，水是否能以液态存在，这样才有可能孕育生命。

应该指出的是，在寻找黑洞行星的生命迹象时，除了满足液态水的条件外，还必须考虑更多的因素。如果恒星和其他物质在星系中心相对密集，黑洞行星很容易受到一些灾难性事件的影响，如星系中心的黑洞活动产生大量高能射线，一些距离较近的恒星被中心的超大质量黑洞解体。这些高能天文事件可能每隔几千年发生一次，这将给黑洞周围的行星生命带来毁灭性的打击。

吴庆文说，目前，关于黑洞行星的一切都是初步的探索和计算，也许在不久的将来，黑洞这个现代天文学的“神奇大师”的神秘面纱最终会被揭开。