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微型黑洞 (組圖)

標籤:微型黑洞,微型黑洞 封鎖力場,微型黑洞 接近光速,微型黑洞 恆星,微型黑洞 三體交互作用,微型黑洞 使恆星膨脹,微型黑洞 能量來源



A supermassive black hole. Image credit: NASA  Larry Niven曾在1973年寫過一本科幻小說「Hole Man」,故事內容敘述一群到火星探險的科學家偶然發現外星通訊裝置的故事。其中一位科學家認為這個通訊裝置的能量來自裝置中的一個微型黑洞(microscopic black hole),為證明他的理論,他關掉了「封鎖力場(containment field)」,結果黑洞像火星掉落,從火星內部毀掉火星,甚至威脅到整個太陽系。烏克蘭重點天文台(Main Astronomical Observatory)天文學家B.E. Zhilyaev認為上述科幻故事很有可能為真:宇宙中可能有許多微型黑洞,它們甚至可能存在於恆星和行星的內部。



這個論點並非新創,物理學家數年前就曾假設微型初始黑洞(microscopic, primordial black holes)可能存在,並以之解釋暗物質到伽瑪射線爆發的各種現象。自然界中產生新黑洞的方式,多半是比太陽大許多的大質量恆星死亡時形成的;這種形成過程無法讓黑洞數量大量增加。但理論認為:在宇宙大霹靂剛發生的時候,整個宇宙是被擠壓成一個非常小的「奇點(singularity)」,這些微型初始黑洞很可能就是在這個大霹靂初始階段產生的,一直存在至今。近年來,歐洲大型強子撞擊器(Large Hadron Collider,LHC)建設完成後,也有人認為當粒子以相對論性速度(接近光速)對撞時,會製造出微型黑洞



究竟這些微型黑洞有多大?對一個恆星型黑洞(stellar mass black hole)而言,其重力的勢力範圍--事件視界(event horizon)的半徑只有幾公里而已。對一個質量只有地球大小的黑洞而言,其半徑只有2公分而已。而質量只有一座山脈那麼大的微型黑洞,半徑比一個氫原子還小,這意味著這種大小的微型黑洞可自由穿越一般物質而毫無阻力,甚至當它落入一般物質中時,也恍若它從不曾存在於其中。

這種山脈大小的微型黑洞若與恆星遭遇時,絕大部分時候可直接穿越恆星;但如果是微型黑洞、恆星加行星的三體交互作用,則微型黑洞很有可能會被困在恆星內部,在恆星內繞轉述十億年之後,最終停留在恆星中心。恆星內部的微型黑洞有可能來自恆星與行星從原恆星氣體塵埃雲形成之時,也有可能是恆星與行星形成之後被捕獲的。?

那麼,如何知道恆星內部究竟有沒有微型黑洞?由於黑洞會隨時間成長,因而會改變恆星產生的總熱量。一顆夠大的微型黑洞可能會使恆星膨脹,甚至會促使恆星提早發生超新星爆炸。根據Zhilyaev的理論,恆星與微型黑洞間的交互作用或許可經由伽瑪射線爆發而偵測到。
另外,如果行星內部有顆微型黑洞會如何?那麼這顆行星會產生除了來自太陽以外的多餘熱量;或許這就是土星和木星溫度異常的原因。如果地球內部也有顆黑洞,那麼所產生的多餘熱量足以在太陽死亡以後很久一段時間,都還能提供地球動物生命所需的溫暖環境。換言之,微型黑洞是非常有效率、且可長久持續的能量來源- -只要不要在利用這種能源的同時,還擔心你腳下的這個微型黑洞怪獸何時會吞噬周遭事物就好。

微型黑洞  微型黑洞

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