第176章 黑洞（一）（1/2）

做完《人类登月》，李水旺开始做视频《黑洞》：

黑洞是宇宙中最神秘且迷人的天体之一，它们是大质量恒星演化后的残骸，引力极强，连光都无法从中逃逸。尽管黑洞常被描绘成毁灭星球的“刽子手”，但近期的科学推测表明，在特定条件下，黑洞或许能成为孕育生命的宇宙摇篮。实际上，在“时间尽头的文明”系列内容中，我们曾设想黑洞可能是宇宙末期后生物生命的最后避难所。但在如今的宇宙时代，让我们试想一颗围绕“黑太阳”运行的行星——这颗行星在黑洞的引力与辐射环抱中繁荣存在，在那里，时间流逝速率异于常态，能量来源并非星光，而是源自黑洞自身极端的物理过程。这样的星球是否真的可能存在？在事件视界永恒的阴影之下，生命又会呈现出怎样的形态？

我们或许会问，这类行星是否普遍存在？答案令人惊讶——确实可能存在。仅在我们的银河系中，这类行星的数量就可能多达数千颗，甚至数百万颗。

据估算，银河系中恒星数量介于1000亿到4000亿颗之间。具体数量取决于我们对“恒星”的定义，以及如何界定银河系的边界。这些恒星中，绝大多数比太阳亮度更低、质量更小，因此它们的寿命也远长于太阳。事实上，这些较小质量的恒星几乎都尚未走到生命尽头，也就无从成为恒星残骸。

并非所有恒星死亡后都会形成黑洞，实际上，能形成黑洞的恒星少之又少。在银河系中所有已死亡的恒星里，约有100亿颗被认为演化成了红巨星。这些红巨星最终会在行星状星云中抛射掉约一半的质量，剩余的核心则坍缩成超高密度的白矮星。白矮星的质量通常约为其母星原始质量的一半，却被压缩到与地球大小相当的体积。

大多数白矮星源自质量大于太阳的恒星，因为质量较小的恒星寿命更长。因此，截至目前，只有那些质量与太阳相近或略小的古老恒星，才有足够的时间完成其生命周期。与之相反，质量大到足以以超新星爆发形式终结生命的恒星，寿命则要短得多。尽管这类恒星在所有已存在的恒星中占比不足1%，但它们的演化归宿却备受关注。

在这些超新星前身星中，寿命最长的是质量约为太阳8倍的恒星，它们会在1亿年内燃尽消亡。这一寿命还不到太阳预计100亿年寿命的1%，也只是当前宇宙年龄的一小部分。而像O型星和B型星这样的大质量恒星，寿命可能仅有几百万年，甚至更短。

并非所有B型星都会发生超新星爆发，因为它们的质量最低仅略高于太阳的2倍。而且，随着恒星质量的增加，超新星爆发事件的发生概率反而会逐渐降低。这类大质量恒星本身就较为罕见，即便走向死亡，多数也会形成中子星，而非黑洞。

据估算，银河系中可能存在多达10亿颗中子星，但实际数量或许更接近这一数字的一半。与它们的母星相比，中子星的亮度要低得多，并且会随着时间的推移逐渐冷却。不过，即便亮度不断降低，作为恒星残骸，中子星的寿命仍远长于其母星短暂而炽热的生命。

O型超巨星是质量最大且最为罕见的恒星，它们最终都会以超新星爆发的形式终结，其中质量更大的O型超巨星死亡后，留下的可能是黑洞而非中子星。这些黑洞的存在时间会远超其母星——恒星本身或许仅能存在100万年，而它们留下的黑洞残骸，相对而言却几乎是永恒的，其寿命可长达10的35次方年（百万亿亿亿亿年）。

通过吸收邻近的恒星、气体云甚至其他黑洞，一些黑洞的质量会不断增长，最终可能达到最小黑洞（质量仅为太阳几倍）质量的数百倍、数千倍乃至数百万倍。黑洞的寿命与其质量的三次方成正比：质量为太阳10倍的黑洞，寿命会是太阳质量黑洞的1000倍；质量为太阳100万倍的黑洞，寿命则会是太阳质量黑洞的10的12次方倍（万亿亿倍）。

若史蒂芬?霍金的理论正确，终有一天，这些黑洞会释放出被称为“霍金辐射”的微光。在黑洞蒸发的过程中，围绕其存在的生命或许能依靠这种辐射存活。但这一遥远的未来并非我们今日关注的重点。

据估算，我们的银河系中可能存在多达1亿个黑洞，而在可观测宇宙中，黑洞的数量更是高达千万亿个。此外，根据一些理论，宇宙中可能存在原始黑洞——这些黑洞是宇宙诞生初期（即宇宙尚处于新生阶段）遗留下来的小型黑洞，数量可能颇为庞大。

有理论认为，每一个新黑洞形成时，都可能在其另一侧创造出一个新的宇宙。在这个新宇宙中，或许会像我们的宇宙一样，孕育出生命。若该理论成立，那就意味着黑洞“宇宙毁灭者”的名声实在名不副实，事实上，它们或许是新宇宙的“孵化器”，正如我们所处的宇宙可能也是这样诞生的。

当然，在宇宙走向尽头时，这些黑洞以及孕育它们的超新星，正是构成生命所需物质的重要来源。

中等质量黑洞（介于恒星级黑洞与超大质量黑洞之间）更为罕见，而超大质量黑洞则更为稀少。当设想行星围绕不同类型黑洞运行的场景时，每种黑洞都有其独特的考量因素。因此，今天我们将探讨六种不同的场景：

1.一颗普通黑洞，周围有一颗行星围绕其运行

2.一颗普通黑洞，伴有一颗伴星（双星系统），且有一颗行星围绕该双星系统运行

3.一颗黑洞，伴有一颗已死亡的伴星（如白矮星或中子星）

4.一对双黑洞，周围有一颗行星围绕其中一个黑洞或两颗黑洞运行

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