作为盘状结构,星系与太阳之间,有何相似之处?

本文参加百家号 #科学了不起# 系列征文赛。

星系是否可能仅仅是个超大质量的原始行星盘(中心的“凸起”是“太阳”的开始)? 如果是这种情况,并且理论上来说在银河系的中心有一个黑洞,那么是否在太阳中心也有可能有一个小黑洞呢?

正如上文提到的,旋涡星系与原始星盘有一定的相似度,比如他们盘状的外形。在两种情况下,盘状结构形成的物理过程相同:坍缩形成星系的物质与坍缩形成恒星或者行星的物质必须保留角动量。这样的话,盘状结构就会形成。事实上,盘状结构的形成是天文物质的普遍特征:围绕行星的环、围绕黑洞的吸积盘、原行星盘与漩涡星系盘都是角动量作用的例子。

图1:艺术家对原行星盘内形成的行星的再现。人们认为中心恒星和行星是由类似的物质形成的。这些天体之间的成分差异可能为行星的实际形成提供线索。(图片来源:美国航空航天局Pat Rawlings)

不幸的是,这样的相似性不意味着太阳的中心有一个迷你黑洞。黑洞可以看作具有无限密度的时空区域。然而最好的太阳模型显示太阳的中心密度大约有150克每立方厘米,与无限遥不可及。此外,比太阳小的物质会对周围的太阳物质施加强大的潮汐力(事实证明黑洞越小,潮汐力越强)。没有证据表明存在如此大规模的扰动物质。最后,我们所理解的黑洞形成的机制不包括在恒星中心形成迷你黑洞的方法——这样的黑洞必须是大爆炸的残余物(或者由我们尚未预测到的机制所形成),这种情况下就需要建立一个新的关于恒星形成的理论了。

图2:人类拍摄到的首张黑洞照片,由事件视界望远镜(Event Horizon Telescope)拍摄的M87星系中心超大质量的黑洞的照片

综上所述,在太阳中心存在黑洞的可能性极小。

图3:漩涡银河及其壮观的螺旋臂(来源:NASA / ESA)

然而,天文学家们确实认为在大多数星系的中心存在一个超大质量的黑洞(这里的超大质量大约是太阳的数百万倍)。这些超大质量的黑洞在星系的形成过程中发挥了重要作用,并且起到了稳定星系盘的作用。

图4:NASA用核光谱望远镜阵列拍摄到了NGC 1068螺旋星系,该星系位于鲸鱼座,距离地球4700万光年。图片中展示了可见光与X射线,而X射线则来自星系中央一个活跃的超大质量黑洞。

相关知识

星系(英语:Galaxy),在日文汉字译字为银河,但在中文银河是特指银河系。源自于希腊语的“γαλαξίας”(galaxias)。广义上星系指无数的恒星系(当然包括恒星的自体)、尘埃(如星云)组成的运行系统。参考我们的银河系,是一个包含恒星、星团、星云、气体的星际物质、宇宙尘和暗物质,并且受到重力束缚的大质量系统,通常距离都在几百万光年以上。星系平均有数百亿颗恒星,是构成宇宙的基本单位。典型的星系,从只有数千万(10^7)颗恒星的矮星系到上兆(10^12)颗恒星的椭圆星系都有,全都环绕着质量中心运转。除了单独的恒星和稀薄的星际物质之外,大部分的星系都有数量庞大的多星系统、星团以及各种不同的星云。

太阳或日是位于太阳系中心的恒星,它几乎是热等离子体与磁场交织著的一个理想球体。其直径大约是1,392,000(1.392×10^6)公里,相当于地球直径的109倍;质量大约是2×10^30千克(地球的333,000倍),约占太阳系总质量的99.86%,同时也是27,173,913.04347826(约2697.3万)倍的月球质量。 从化学组成来看,太阳质量的大约四分之三是氢,剩下的几乎都是氦,包括氧、碳、氖、铁和其他的重元素质量少于2%。

参考资料

1.Wikipedia百科全书

2.天文学名词

translate:Marcy

author: Kristine Spekkens

如有相关内容侵权,请于三十日以内联系作者删除

转载还请取得授权,并注意保持完整性和注明出处

发表评论
留言与评论(共有 0 条评论)
   
验证码:

相关文章

推荐文章

'); })();