撰文 | 亞(ya) 伯拉罕·洛布（Abraham Loeb）?

　　翻譯 | 趙劍琳

　　1939年，阿爾伯特·愛因斯坦在《數學年鑒》（Annals of Mathematics）上發表了一篇論文，宣稱自然界中不存在黑洞。但僅(jin) 僅(jin) 25年後，馬爾滕·施密特（Maarten Schmidt）發現了類星體(ti) ——一種在遙遠宇宙中極為(wei) 明亮的光源。上世紀60年代中期，蘇聯的雅科夫·澤爾多維奇（Yakov Zel‘dovich）和美國的埃德溫·薩爾皮特（Edwin Salpeter）認為(wei) 這種神秘的點狀光源是正在吸收宿主星係氣體(ti) 的超大質量黑洞。當氣體(ti) 流入黑洞時，它會(hui) 產(chan) 生類似水槽排水時的渦流。在環繞著黑洞的最內(nei) 層穩定圓形軌道（ISCO）上，氣體(ti) 會(hui) 以接近光速的速度流動，氣體(ti) 之間的湍流粘性會(hui) 讓氣體(ti) 在摩擦中升溫。

　　因此，黑洞的吸積盤會(hui) 逐漸變得明亮，向外輻射接近其靜止質量1/10的物質，產(chan) 生的亮度甚至可能超過其宿主星係中全部恒星的總和。幾十年後，天文學家發現幾乎所有星係的中心都存在一個(ge) 超大質量黑洞，它們(men) 通常保持著沉寂，隻會(hui) 零星地爆發，每次持續數千萬(wan) 年。

　　2020年，安德烈亞(ya) ·蓋茲(zi) （Andrea Ghez）和賴因哈德·根策爾（Reinhard Genzel）因為(wei) 證實了銀河係中潛伏著一個(ge) 處於(yu) 沉寂狀態的超大質量黑洞，而獲得諾貝爾物理學獎。這個(ge) 黑洞名為(wei) 半人馬座A*（縮寫(xie) 為(wei) SgrA*），質量相當於(yu) 400萬(wan) 個(ge) 太陽。它正處在休眠狀態，散發出微弱的無線電波，目前的亮度隻有它“進食”時期的十億(yi) 分之一。

　　雖然SgrA*目前很黯淡，但我們(men) 仍能基於(yu) 一些線索判斷出它一度極其耀眼。這並不令人驚訝，因為(wei) 當氣體(ti) 雲(yun) 靠近銀河係中心或者恒星進入SgrA*的視界（大約等於(yu) 日地距離）10倍距離以內(nei) 時，就會(hui) 因為(wei) 強大的潮汐力“麵條化”，形成一條氣體(ti) 噴流，產(chan) 生如同類星體(ti) 的光芒。

　　SgrA*的軌道平麵上存在著大量年輕恒星，這是證明SgrA*在最近的“進食”時期曾吸入大量氣體(ti) 雲(yun) 的確鑿證據。由於(yu) SgrA*附近的恒星年齡還不到銀河係年齡的百分之一，基於(yu) 哥白尼原則（Copernican principle，觀測的時刻並不特殊），圍繞著SgrA*發生的大型氣體(ti) 雲(yun) 吸積過程必然已經發生過上百次。實際上，科學家已經觀察到一對被稱為(wei) 費米氣泡（Fermi bubbles）的大型熱氣團，正沿著銀河係中心的旋轉軸向外發散。這意味著SgrA*在最近一次氣體(ti) 雲(yun) 吸積過程中，可能促進了它們(men) 的擴張。理論計算顯示，黑洞吸積過程除了擾亂(luan) 大量的氣體(ti) 雲(yun) 外，單個(ge) 恒星也會(hui) 因為(wei) 引力逐漸靠近黑洞，以每一萬(wan) 年為(wei) 周期發生潮汐瓦解事件。當大量殘骸被SgrA*吸入時，就會(hui) 出現明亮的耀斑。

　　SgrA*爆發形成的耀斑會(hui) 影響地球上的生命嗎？原則上來說，會(hui) ，因為(wei) 耀斑會(hui) 釋放具有破壞性的X射線和紫外線。我與(yu) 我之前的博士後約翰·福布斯（John Forbes）合作，在2018年證明了如果太陽係與(yu) 銀河中心的距離縮小到現在的1/10，SgrA*爆發產(chan) 生的紫外線就能蒸發掉火星或地球的大氣層。即使距離較遠，紫外線依然會(hui) 抑製複雜生命體(ti) 的生長，就像在你頻繁踩踏的草地上，小草難以生長。

　　以太陽係目前的位置來說，來自SgrA*的紫外線對於(yu) 地球生命是安全的。不過，近期有研究指出，太陽在誕生初期可能非常靠近銀河係中心，在“引力反推”的作用下，它才移動到了現在的位置。

　　按照這個(ge) 理論，太陽曾近距離暴露在SgrA*的紫外線下，這可能已經對地球早期的複雜生命造成了傷(shang) 害。這也能解釋為(wei) 什麽(me) 在經過20億(yi) 年後，地球大氣中的氧氣濃度才升到如今的水平——或許直到那時，地球離SgrA*才足夠遠。最近，我正與(yu) 馬納斯維·林加姆（Manasvi Lingam）合作，探究地球生命與(yu) 太陽到銀河係中心距離變化的潛在聯係。

　　通常來說，太陽是唯一能對地球生命產(chan) 生影響的光源。但SgrA*黑洞或許也在地球生命的演化中發揮了重要的作用。如果SgrA*和地球生命之間的聯係得到確認，這個(ge) 超大質量黑洞很可能為(wei) 研究者帶來另一個(ge) 諾貝爾獎。

　　關(guan) 於(yu) 作者

　　亞(ya) 伯拉罕·洛布是哈佛大學天文學係前主任，哈佛和史密森天體(ti) 物理中心理論與(yu) 計算研究所所長。

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