吸积盘周围是否存在行星宜居带?

时间:2021-09-08 08:40:05   作者:
吸积盘是当一个沉重的中心物体(如白矮星、中子星或黑洞)获得一个源(如气体云或双星伴星)时形成的,它们可以从其中窃取物质。恒星将质量转化为能量的效率只有0.7%,而吸积盘的效率甚至可以达到40%。这意味着这种吸积盘会发射出大量的辐射,包括广谱的电磁辐射,如x射线、伽马射线和带电粒子。

吸积盘周围是否存在行星宜居带

有几种类型的吸积盘可以成为宜居行星的光源:

1、星系中心超大质量黑洞的吸积盘。它们非常巨大。据估计,由吸积盘形成的行星可能发生在遥远的黑洞周围的轨道上,这取决于黑洞的大小。在一个超大质量黑洞的吸积盘中,这个吸积盘的大小与我们银河系核心的黑洞差不多,距离可能接近23光年。这个可能形成行星的圆盘的大小意味着它可以产生一个行星系统,可能有近85000颗行星。相比之下,我们的太阳系只有8颗行星。随着时间的推移,如此大的黑洞周围的吸积盘可能会表现出太大的亮度变化。超大质量黑洞有时也会经历类星体阶段,这进一步增加了致命辐射的强度。超大质量黑洞所在的星系核的高密度恒星,也导致了频繁的超新星爆炸,导致额外的辐射。我认为,不可能有行星在反复绝育之前,能够长期维持宜居条件。

2、由质量为太阳30到40倍的大黑洞组成的吸积盘,是通过从伴星中窃取物质而形成的。它们非常有能量,可以经历光度进一步增加的微类星体阶段,类似于更小规模的超大质量黑洞的类星体阶段。在如此大的黑洞轨道上的行星也可能受到太多的辐射。

3、由小黑洞组成的吸积盘,它们有紧密的双星伴星,但从未形成微类星体。这些吸积盘可能更合适一些。

4、中子星的吸积盘从它们的伴星上窃取物质。这种吸积盘的能量输出强度要比黑洞低。

5、白矮星的吸积盘从伴星中窃取物质。这种吸积盘的能量输出会更低。随着物质源源不断地流入白矮星,许多白矮星最终会周期性地爆发,每隔几年就会爆发一次,就像新星一样,如果它们一次性积累了更多的物质,就会爆发为1a型超新星。导致这两种情况的机制还没有得到充分的详细理解。

对于生命的进化,吸积盘的能量输出在电磁辐射的可见光谱中需要在数亿年的时间尺度上保持稳定我认为这是不可能的。

我设想的一个不确定的场景是,如果一颗被捕获的流浪海洋行星在我上面列出的一个较小的吸积物的一小部分光年轨道上运行,将比地球大3-4倍。在吸积盘亮度较低的时期,海洋会冻结,生命会在较低的区域继续存在,而在吸积盘亮度较高的时期则会融化。在如此遥远的轨道上,水柱、非常厚的大气层和距离吸积盘的距离会保护生命免受最强烈的辐射。

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这样一颗行星的天空中不是有一颗恒星,而是有一个明亮的吸积盘,只有一颗相当暗淡的恒星,吸积物质会被一颗中子星或一个非常小的黑洞偷走。在黑洞周围吸积盘会发出更强烈的辐射,但有一个限制中子星有多小,它必须是至少的质量是太阳质量的1.4倍,而一个假想的原始黑洞可以有一个小质量比最小的中子星。不幸的是,原始黑洞的存在还没有在自然界中得到证实。

形成吸积盘的气体,会非常缓慢地渗出这样吸积盘就不会太强烈这样就会持续数亿年。地球上的生命在40亿年的时间里首先在深海中进化。当吸积盘出现时,海洋将第一次融化。只有这样,生命才会进化成更复杂的形式。

这样一个怪异而独特的系统可能存在于银河系的某个地方吗?直到我们更好地了解我们的星系,我们才能看到它。
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