第177章 黑洞（二）（2 / 2）
第二种场景是：一颗普通黑洞，伴有一颗伴星（双星系统），且有一颗行星围绕该双星系统运行。这颗行星可能围绕双星中的恆星运行，也可能围绕黑洞运行，或是围绕两颗天体共同运行。
如果这颗伴星与黑洞距离较远，那么它除了通过太阳风为黑洞提供少量物质外，几乎无法为黑洞提供其他物质来源 —— 而且黑洞能捕获到的太阳风物质比例也很低。
这种场景有一个有趣的可能性：如果行星围绕恆星运行，其环境可能与围绕普通恆星运行的行星相差不大。但这颗恆星可能会像太阳一样，每秒喷射出数百万吨的太阳风。即便其中仅有 1% 的物质被黑洞捕获，黑洞每秒也能接收到 1000 万千克的物质。
根据爱因斯坦的质能方程（e=c2），以 20% 至 40% 的能量转化效率计算，黑洞每秒会將 200 万至 400 万千克的物质转化为能量，释放的功率约为 2x1023 瓦至 4x1023 瓦，相当於太阳亮度的 5% 至 10%。
如果黑洞处於活跃吸积状態，那么在白天，它可能会在天空中呈现为一个极其明亮的细小白色亮痕；到了夜晚，其亮度可能是满月的数千倍。如果观测角度的倾角较大（即恆星的黄道面与黑洞的黄道面存在显著差异），黑洞则可能呈现为一个白色的椭圆形，或是带有黑色中心的圆形亮盘。
不过，考虑到黑洞体积极小而亮度极高，对於这种质量的黑洞而言，其中心的黑色圆点可能难以被分辨出来。
另一种情况是，行星直接围绕黑洞运行，而另一颗恆星则围绕行星与黑洞组成的系统运行 —— 这与之前討论的褐矮星场景类似。此时，宜居带的范围和亮度取决於有多少物质落入黑洞。
这种运行模式对宜居性可能不太有利，因为围绕普通恆星运行的行星能从恆星稳定的核聚变中获得稳定的能量，而黑洞的亮度会因其吸积物质的速率不同而发生巨大波动。
或许最有趣的场景是，行星在非常近的距离围绕黑洞运行 —— 轨道刚好位於洛希极限之外，距离约为 100 万英里（约 160 万公里）至 200 万千米。在这种情况下，行星会被黑洞潮汐锁定，行星的暗面会从伴星那里获得一些光和热，同时也会从潮汐加热中获取能量；而行星始终朝向黑洞的一面，则能持续观测到黑洞，还能看到黑洞对后方恆星產生的显著引力透镜效应。
黑洞吸积盘的亮度可能是太阳的数倍，具体取决於其吸收的物质数量。有趣的是，黑洞只需捕获伴星太阳风中百万分之几的物质，就能发出明亮的光。
此外，伴星也能提供充足的阳光。例如，若一颗行星围绕质量为 3 倍太阳质量的黑洞运行，轨道半径为 100 万英里（约 160 万公里），那么这颗行星的 “一年”（公转周期）仅为 6 小时；若轨道半径为 420 万公里，公转周期则为 24 小时（地球日）。
对於质量更大的黑洞，其宜居带的轨道距离也会相应增加：质量为 10 倍太阳质量的黑洞，要实现 24 小时的公转周期，行星轨道半径需达到 630 万公里；质量为 100 倍太阳质量的黑洞，对应的轨道半径则为 1360 万公里。
黑洞事件视界的大小与其质量呈线性关係。因此，质量为 100 倍太阳质量的黑洞，其事件视界宽度是 3 倍太阳质量黑洞的 33 倍，横截面积则是后者的 1000 倍，而围绕它运行的行星，轨道半径仅为围绕 3 倍太阳质量黑洞行星的 8.5 倍。
由於其巨大的质量，即便在伴星处於可见状態的白天，这颗大质量黑洞也可能在天空中被观测到 —— 这要归功於它对光线的扭曲效应。不用说，若存在明显的吸积盘，黑洞的亮度可能相当於一颗微弱的第二太阳，甚至比任何已知恆星都要明亮。
你可能已经注意到，我们討论的双星系统中，伴星的亮度都不超过太阳，最低可至褐矮星。这是因为，虽然质量远大於太阳的恆星也常与黑洞组成双星系统，但它们自身的寿命通常很短。
通常情况下，这类双星系统由两颗大质量恆星组成。其中一颗恆星先发生超新星爆发形成黑洞，另一颗质量较小的恆星则常常会因为穿过前者的红巨星包层以及受到强烈太阳风的阻力而逐渐向內螺旋运动。在很多情况下，两颗恆星在太阳系形成並演化出生命之前，就已经走向死亡。
这类双星系统的演化结果多样：两颗恆星可能都形成黑洞；也可能都形成中子星，最终合併成一个黑洞；或者一颗形成黑洞，另一颗形成中子星。
另一种情况是，质量较小、寿命较长的恆星，可能刚好在演化成红巨星后形成白矮星 —— 但这一过程很可能在行星有足够时间形成生命，或在生命被移植到该系统后重新演化之前就已完成。
如果一颗行星被移植到这样的双星系统中，它可能会围绕黑洞运行，也可能围绕另一颗已死亡的恆星（中子星或白矮星）运行。
从某些方面来看，围绕中子星运行比围绕黑洞运行更不利於生命生存。儘管中子星会在漫长的时间里持续释放能量，且能量输出会逐渐减弱，但它周围仍存在宜居带。
不过，在中子星周围，生命会面临极端的挑战。但先进文明或许能够適应这样的环境，而且他们可能有充分的动机去尝试適应。
然而，不存在这样一个轨道距离：行星仅围绕黑洞运行，同时还能从中子星那里获得稳定且充足的光和热。