黑洞不“孤独”，行星为伴生命几何？

吴岩 科技日报记者 刘志伟 通讯员 王潇潇

浩瀚宇宙，黑洞犹如秘境，看似“孤单”却并不“孤独”。

黑洞之大，无从想象。它静止或运动，近看无容、远观有形，凭借巨大引力吞噬一切物质，围绕它的每一个话题都是“脑洞大开”，也吸引人类不断求索。

近日，有研究团队提出，超大质量黑洞周边存在类似围绕恒星运转的行星。这类行星是如何形成，是否普遍存在？它们如何被发现，会不会带有生命物质？为探究一二，科技日报记者专访华中科技大学物理学院副院长吴庆文教授。

黑洞也可“孕育”行星

引力无情，黑洞有意。

为进一步回答人类在宇宙中是否唯一的问题，人类不断搜寻系外行星,去年诺贝尔物理学奖三位获奖者中，就有两人因在系外行星研究方面取得突破性进展。

截至目前，我们已发现4000多个系外行星。

“系外行星是当前天文学研究中最热点和最前沿研究领域之一，主要在类似太阳这样的恒星周围寻找。”吴庆文说，寻找更多系外行星，有利于理解太阳系形成、地球演化史及生命起源。

一石激起千层浪。近日，日本研究团队认为银河系中心黑洞周围也可能存在大量行星，新观点顿时“引爆”学界。

吴庆文介绍，用超高分辨率的亚毫米波阵列望远镜，观察类似早期“太阳系”的恒星变化，揭示了一些年轻恒星周围行星形成过程的细节。首先是气体和尘埃在自引力作用下塌缩形成恒星，随着时间推移，恒星周围的盘状气体、尘埃等会逐渐聚集形成更大团块，并进一步凝聚逐渐形成行星。

去年以来，日本天文学家提出，气体和尘埃并非年轻恒星“定制”，在星系中心黑洞周围也存在大量气体和尘埃，其物质可以比原恒星盘多数十亿倍，像银河系中心黑洞这样黯淡、寒冷的超大质量黑洞或许也是孕育行星的理想场所。

冰的形成以及更多气体和尘埃等凝结，是形成行星的关键条件。吴庆文说，黑洞周围气体盘中，离黑洞越近气体温度越高，而在一定距离之外温度可以足够低，能够让一些水变成冰。计算发现，对于银河系中心这种400万个太阳质量的超大质量黑洞来说，离黑洞大约10光年区域，足以让尘埃和水等气体凝结，并形成几个到几千地球质量的行星，这类行星被称为“黑洞行星”。

存在不易，黑洞行星的形成条件已决定它不会被黑洞吞噬。黑洞具备的强大引力，在“视界”范围之内连光都难以逃脱，即便在稍远一点的地方，黑洞周围强大的潮汐力也可能将恒星天体撕碎。这些听上去非常恐怖，但随着距离进一步增大，黑洞引力将会迅速减小，在一定距离以外（约几万引力半径），炙热气体运动几乎不再受黑洞引力控制。

遥远的距离，正是黑洞行星形成壮大的“温室”。

科学“捕捉”黑洞行星

存在即是合理，人类“捕捉”黑洞行星的步伐已经迈出。

吴庆文说，宇宙存在千亿个星系，每个星系又存在千亿颗恒星，因此，类地行星必然存在，黑洞行星或许也应该普遍存在。因距离遥远，人类对银河系中心超大质量黑洞周围的行星，直接探测还存在巨大困难，或许应该思考一种超越当前寻找行星方法的手段。

此前，日本鹿儿岛大学天体物理学教授惠田敬一认为，现代天体物理学发展显现出一种倾向，即向不习惯的、出乎意料的、甚至仿佛是不可能的东西发展。

“人类作为生活在行星上的智慧物质，一直对围绕其他恒星绕转的行星有着浓厚兴趣。”吴庆文介绍，宇宙存在活动星系核、低光度星系核和X射线双星等不同的黑洞系统，根据惠田敬一团队研究模型，生命周期较短、光度相对较低的活动星系核周围一般会出现黑洞行星。

一般而言，对于常见的围绕恒星运转的行星系统，形成恒星后，尘埃和气体会在新生恒星周围原行星盘中冷却，尘埃会凝结聚集成更大的颗粒，在碰撞和压缩中形成类似于小行星物体——星子，星子之间相互碰撞形成更大尺寸的行星胚胎，最终经过不同的物理过程形成不同的行星，或类似木星的气体巨行星，或类似地球的岩石行星。

吴庆文说，超大质量黑洞一般位于星系中心，通过吸积物质向星系提供能量，吸积是一种致密中心天体通过引力作用捕获周围介质的高效率过程，被吸积的物质由于带有初始角动量而围绕中心黑洞旋转形成吸积盘。除吸积盘外，黑洞周围还存在着多个物质漩涡，这些漩涡与原行星盘十分相似，以此为基础考虑黑洞周围是否存在行星，十分合理。