如果银河系的中心黑洞突然消失,银河系会立刻散架么?

引力

其实这里面牵扯的因素还是很多的,但是能确定的一点,是一定不会“立刻”散架。这一点是由广义相对论决定的。我们在初高中时,学过牛顿的万有引力。

牛顿认为这是一种超距作用,也就是说,这个“力”的传递是瞬间完成的,如果太阳突然消失了,那地球就会立刻沿着轨道的切线方向飞出去。但是牛顿这个解释一直都让科学家困扰,因为这个是空说无凭。

目前关于“引力本质”的理论是广义相对论,爱因斯坦认为,引力的本质是时空的弯曲。如果我们把时空看成是一张床垫,天体看成是钢柱,那么太阳就是因为自身的质量,压弯了时空,地球则是沿着时空的测定线(也就是时空中的“直线”,两点间的最短距离)在运动。

爱因斯坦的这套理论后来经过大量实验物理学家的检验,已经成为了解释“引力”的主流理论。按照这个理论,光速是时空的特性,也就是说,时空扭曲传递的速度是光速。这个也在引力波观测实验中得到验证。

也就是说,如果太阳突然消失了,地球并不能立刻感受到改变,而是要等到8分20秒,这是信息传递到地球的最快速度(也就是光速)决定的。然后地球再沿着轨道的切线方向飞出去。

按照这个理论,如果银河系的黑洞突然消失了,太阳系并不会立刻感受到引力的变化。

虽然太阳系是绕着银河系的质心在运动。可是,太阳系距离银河系的中心非常非常远,距离达到2.61万光年。这就意味着,太阳系要再黑洞消失之后2.61万年后才能感受到黑洞的消失,然后才发生相应的变化。因此,立刻散架不至于,即使要散架,也是从中心开始散架,逐渐扩展到整个银河系,这当中也要经历好几万年的时间。

真的会散架么?

那如果银河系中心的黑洞消失了,银河系就会散架么?我认为并不会散架,理由有两个:

银河系内的恒星是绕着银河系质心转暗物质才是引力的主导首先,在可见物质范围内,恒星不是绕着中心黑洞转,并且中心黑洞不足以牵引整个银河系转动,整个中心黑洞只有400万倍的太阳质量,在星系级的黑洞中并不算大,黑洞所提供的引力根本无法保证银河系不散架。

不过,由于越靠近中心,物质密度越大,所以,恒星是绕着银河系的质心在转,是整个银河中心天体们的质量共同决定了恒星能绕着银河系的质心转动,中心黑洞只是起到一部分作用而已。

但其实,银河系中的可见物质也不是起决定性作用的。

科学家曾经算过,太阳按照理论计算的速度应该是160km/s(相对于银河系中心),而实际上的速度是240km/s,

后来经过一系列的观测和研究,我们知道这是暗物质在起作用,而且是至关重要的作用,这是因为暗物质的含量是可见物质的5,6倍。

也就是说,真正保证银河系不散架的主力,并不是中心黑洞,也不是中心那些高密度的物质,实际上是暗物质,它所提供的引力远大于可见物质。(下图中,蓝色部分其实就是暗物质,它广泛分布于宇宙中,按照目前的理论,移动式比较慢的,不参与强相互作用和电磁相互作用。)

因此,即使是银河系中心黑洞突然消失了,也只是丧失了一小部分的引力,而不是完全没了引力,所以也就不会散架。

所以,应该发生的是,银河系内的天体,从靠近中心天体的开始,轨道都开始变大,说白了就是都会向外远离一段距离,但还不至于散架。而太阳会在2.61万年后开始变更绕行银河系的轨道,这之后太阳系距离银河系中心更远一些。而从整个银河系的尺度上看,银河系整体会变大一些,物质密度降低一些,也就是变得稀疏一些。