利用欧洲航天局的Gaia空间望远镜,天体物理学家在蛇夫座的一颗恒星旁发现了一个质量较小的黑洞——Gaia BH1相关发现本月初在《皇家天文学会月刊》上进行了更新),它距离我们仅有约 1600 光年,是迄今为止人类已知离地球最近的黑洞。此前,这一纪录的保持者是位于麒麟座的 V616,距地球约 2800 光年。

航天模拟器探测黑洞(一道复杂的航天题)(1)

艺术家对黑洞Gaia BH1的描绘

黑洞是存在于宇宙空间中的一种神秘天体,无论是小的恒星质量的黑洞,还是处在星系中心的超大质量黑洞,它们的引力都极其强大,就连光也无法从其视界中逃脱。Gaia BH1是如何在银河系中形成的?(科学家还不清楚)人类可以派出探测器前往这个离地球最近的黑洞吗?(被神秘黑洞吸引的人们提出疑问)

​其实这个问题很有意思。如果把它当做一道普通的数学题,会很简单。光年是长度单位,1 光年就是光在真空中传播 1 年的距离,约 9.46 万亿千米。而真空中的光速则是人类目前所发现的自然界物体运动的最大速度,约 30 万千米/秒(299792458米/秒)

​“旅行者1号”是个不错的例子。它是美国航空航天局研制的无人外太阳系空间探测器,重 815 千克,于1977年9月5日告别地球,如今即将抵达太阳系的最外层边界。在长达 45 年的不间断飞行后,“旅行者1号”已经距离地球超过 235 亿千米(有史以来离开地球最远的人造探测器),它的平均飞行速度大约是 17 千米/秒,那么飞行 1 光年的距离就需要至少 17600 年

航天模拟器探测黑洞(一道复杂的航天题)(2)

“旅行者1号”外太阳系空间探测器

1600 个 17600 年,或许人类都早已经灭绝了,新的物种正在统治地球。

​当然,这种算法并不科学——它其实是一道十分复杂的航天题。这是因为我们还需要去考虑太阳的逃逸速度(也就是第三宇宙速度,要摆脱太阳引力的束缚飞出太阳系,物体的运动速度必须达到 16.7 千米/秒),如何利用天体的“引力弹射”,以及制定最优飞行轨迹等情况。

​最主要的是,我们极大受限于人类自身。例如我们当前的航天技术,包括发动机、燃料、燃料的储备、航天器的加速、减速。当然,也说不定人类在未来能够实现无限接近于光速的飞行(很难,很难,很难),那样我们只需 1600 年就可以抵达离地球最近的黑洞了。

光速对于人类而言已经极快,但对浩瀚宇宙来说,就如同龟速一般——目前人类能够观测到的宇宙直径就已经长达 930 亿光年。

让我们来设想下,假如获得外星人的帮助,人类拥有了 1 秒就能飞行 1 光年的飞船,我们在这场前所未有的星际旅行中会有怎样的新发现呢?

航天模拟器探测黑洞(一道复杂的航天题)(3)

​当飞行 1 秒之后,我们瞬间来到了太阳系的边缘地带,这里是太阳系最外围的奥尔特云。

4 秒之后,路过距离地球最近的恒星,半人马座比邻星,这是一个由 3 颗恒星组成的天体系统,也是《三体》的老家。

不到 7 分钟,我们就到达了距离地球最近的星团——昴星团。这是一个拥有 3000 颗恒星疏散星团。

10 分 48 秒,经过螺旋星云,螺旋星云是恒星演化到末期后的产物,中间还有一颗密度极高的白矮星。

接近 2 小时,我们来到了鹰状星云内一个美轮美奂的区域,它也被称为“创生之柱”。

航天模拟器探测黑洞(一道复杂的航天题)(4)

“创生之柱”位于距地球约6500光年的鹰状星云内

5 小时 30 分钟之后,抵达目前已知体积最大恒星“史蒂文森2-18”,它的体积可以容纳 100 亿个太阳。

​在飞行了 1 天之后,我们到达了银河系的边缘地带,此时整个银河系的样貌将映入我们的眼帘。据天文学家估算,这里最少有 2000 亿颗恒星。

29 天后,我们来到了距离银河系最近的星系——仙女座星系。仙女座星系比银河系要大很多,直径长达 22 万光年,拥有 10000 亿颗恒星。

115 天后,到达了本星系群的外围。本星系群由银河系、仙女座星系、麦哲伦星云等 50 个星系组成。

3 年过去了,我们才发现本星系群只是身处于一个更大的星系团中,名为室女座超星系团,它包含有约 100 个星系群与小星系团。

16 年之后,终于飞出了室女座星系团所在的拉尼亚凯亚超星系团,它是一个包含约 10 万个星系,直径 5.2 亿光年的巨大天体系统。

31 年后,我们的下一代惊呼,原来拉尼亚凯亚超星系团也不过是双鱼-鲸鱼座复合体的一小部分。

​终于,在飞行了 1475 年之后,飞船抵达了终点站。这是人类以目前科技水平所能观测并推测出的宇宙边缘,距离地球约 465 亿光年。

​然而,抵达了终点站的人类环顾四周,他们发现,周围仍然是浩瀚无垠的宇宙空间。

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PS美国航空航天局已经提出了一项新的星际探测计划,他们希望在未来几十年内研制出速度可达 1/10 光速,甚至 1/5 光速的无人星际探测器,这样飞到4.22 光年外的比邻星(距离太阳系最近的恒星)只需几十年的时间。

声明:本文关于“星际旅行”的部分内容来自“太空科学站v”

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