宇宙之謎藏在這10個地方（四）

石無魚

7、行星KELT-11b

它是什么？

太陽系外的“熱木星”

它在哪里？

在距離我們320光年的KELT-11恒星系中

涉及的謎團

我們的太陽系正常嗎？

當行星從其所在“太陽”系的母恒星前面掠過時，會遮擋住后者的部分光，導致母恒星亮度下降。我們通過這種辦法已經發現了三千多顆系外行星。行星KELT-11b就是其中的一員，它是在2016年被發現的。

KELT-11b的直徑是木星的1.4倍。但是當天文學家計算它的質量時，發現它只有木星質量的20%。這意味著它的平均密度僅比泡沫塑料大一點點。這類蓬蓬松松的行星我們已經發現了不少，比如2018年發現的WASP-127b，就與KELT-11b非常相似。除了蓬松這一點，它們距離母恒星都很近。

這些像泡泡糖似的體積巨大，但其公轉軌道又很接近母恒星的氣態巨行星，在天文學上稱作“熱木星”。我們已經發現了不少熱木星。但是，它們的存在著實讓天文學家困惑。因為基于我們太陽系中行星形成的經驗，熱木星似乎是不應該存在的，尤其它們不應該在距離母恒星那么近的地方出現。

在太陽系，距離太陽較近的都是一些較小的巖石行星，水星、金星、地球等，而像木星、土星這樣的氣態巨行星，都離太陽較遠。為什么出現這種情況呢？按行星的形成理論，這是因為當行星形成時，太陽的熱量將其周圍大部分氣體和揮發性物質都驅趕到了更遠、更冷的地方。揮發性物質在那里凝結成固態核，然后吸聚大量氣體，形成氣態行星。所以氣態行星一般都形成于離母恒星較遠的地方，而現在卻出現在這么近的地方，這就很奇怪。

對這一現象，目前有兩種解釋。

一種解釋認為，這些熱木星最初是在遠離母恒星的地方形成的，后來通過向內遷移，才到達今天這個位置。但為什么會向內遷移？為什么在遷移過程中不會直接掉到母恒星里去呢？這些問題，依然有待解釋。

另一種解釋則說，熱木星一開始就形成于它們目前所在的位置上，它們之所以能膨脹起來，是由于其他一些原因。比如固態核形成之后，吸收了恒星的熱量，溫度越升越高，導致里面一些本來凝固的東西又揮發了;或者行星被來自恒星的風或磁場重新“充氣”了……等等。

目前占主流的是向內遷移說。但真實原因到底是什么，依然是個未知數。

這類奇怪的現象看得越多，我們就越要面對一個更廣泛的問題：在宇宙中，到底誰是正常的？是我們的太陽系呢，還是那些擁有熱木星的恒星系？這就好比說，一個世界上如果瘋子占大多數，那么瘋子才算是正常人，而神經正常的人反倒成了例外。

我們的太陽系是正常，還是例外？在這個問題上，“法官”至今缺席，因為我們對其他的恒星系統了解得還很少。

8、半人馬座A*

它是什么？

超大質量黑洞

它在哪里？

銀河系中心，距離我們25640光年

涉及的謎團

超大質量黑洞是如何形成的？

如果你在夜空中觀察到天蝎座，請注意尋找“天蝎”的尾巴。它的尾巴曲線將把你的視線引入附近一片黑暗的區域，而那里正是銀河系的中心。

銀河系的中心盤踞著一個以“半人馬座A*”著稱的超大質量黑洞。它的質量大得讓人咋舌，有400萬個太陽質量重，但直徑僅有4400萬千米。換句話說，400萬個太陽質量重的物質都被壓縮到了水星軌道到太陽這么小的一個空間。

盡管黑洞奇特而迷人，長期以來是大家津津樂道的話題，但我們知道，它們是星系演化的自然產物。當物質凝聚形成恒星之后，其中一些恒星最終變得如此之大，以至于它們在自己的引力作用之下坍塌，于是形成一個質量在恒星量級的黑洞。

這些黑洞的質量會隨著時間的推移繼續變大。它那強大的引力將周圍的塵埃、氣體甚至光都吸到它身邊，形成一個所謂的“吸積盤”。吸積盤中的物質，一邊飛舞著，一邊彼此碰撞摩擦。最終，大部分都會被黑洞拉進它的“事件視界”，讓人再也看不見。黑洞是個貪婪的“饕餮漢”：它吃得越多，獲得的質量就越大，引力也就越強;引力越強，它捕捉“獵物”的本領也越強，它就能吃到更多的東西。迄今觀察到的最大黑洞，每年要吞吃掉1/10個太陽質量的物質。

但是，有一種情況也會阻止黑洞進食，從而影響到它的成長。吸積盤中的物質劇烈摩擦之后，會放出強烈的輻射。而我們前面說過了，光是可以產生光壓的。當輻射很強烈的時候，光壓可以把物質往外推，阻止它們掉入黑洞，這樣就延緩了黑洞的長大。

考慮到這些情況，天文學家覺得，某些超大質量黑洞從恒星量級長到現在這么大，真是不可思議。銀河系中心的半人馬座A*比起迄今發現的最大黑洞來，簡直只是個嬰兒。迄今發現的最大黑洞，位于一個叫做OJ 287的類星體中心，距離我們35億光年。它有180億個太陽質量重。更令人困惑的是，已知最年老的（也就是最早出現的）超大質量黑洞，當宇宙只有7億年年齡的時候，就已經長到太陽質量的8億倍了。

這些超大質量黑洞是怎么長起來的？是日復一日不斷進食長起來的？但如果只是按部就班的話，7億年的成長時間似乎太倉促了點。

也許它們的成長有一個更高的起點？比如說，它們是由兩個或更多個大質量黑洞合并而來的？

也許我們完全搞錯了方向。我們原先都認為，先有星系，然后才有這些超大質量黑洞;但也許先有中心的黑洞，然后才有星系呢？

你會問：那這些黑洞又是怎么來的？我們假設可以這樣來：在宇宙早期，如果某些地方的物質分布足夠致密，那它們或許不需要經過恒星的階段，就直接坍塌成一個黑洞;然后黑洞把氣體和塵埃吸聚到其周圍（只要離開黑洞足夠遠，它們就不會掉進黑洞里去），于是這些遠離黑洞的星云孕育出一顆顆恒星，恒星又組成了星系。

因為這些黑洞形成得早，所以有足夠的時間長成現在這般大。