超大质量黑洞是否影响了地球生命的演化？

1939年，爱因斯坦（Albert Einstein）在《数学年鉴》上发表了一篇论文，认为自然界中不存在黑洞。四分之一世纪之后，马尔滕·施密特（Maarten Schmidt）发现类星体是宇宙距离中强大的光源。这些神秘的点状源在1960年代中期由东方的Yakov Zel’dovich和西方的Ed Salpeter解释为超大质量黑洞，从其宿主星系中注入气体。当气体流向黑洞时，它像水一样旋流而下。当气体在黑洞周围最内部稳定的圆形轨道（ISCO）处接近光速的一部分时，它会通过湍流粘度与自身摩擦而变热。

因此，它的吸积盘发出明亮的光芒，辐射出其静止质量的十分之一，并且超过了其宿主星系中恒星的总光度。高进给率使类星体一直可见到可见宇宙的边缘。几十年后，天文学家发现几乎每个星系的中心都存在一个超大质量的黑洞，该黑洞大部分时间都处于饥饿状态，但每次爆发仅零星爆发数千万年。类星体类似于一个婴儿，由于变得过于精力充沛，往往会在餐桌上将食物从餐桌上移走。

今年，诺贝尔物理学奖被授予安德烈·格兹（Andrea Ghez）和莱因哈德·根泽尔（Reinhard Genzel），因为他们提供了确凿的证据表明，尽管目前处于饥饿状态，黑洞也潜伏在我们银河系的中心。这个重达四百万个太阳的怪物现在正处于休眠状态，它像微弱的射手座射手座A *（缩写为SgrA *）一样发光，比起像类星体那样慷慨地进食它，它的生命力要弱十亿倍。

尽管SgrA *现在还很暗淡，但我们有线索表明它过去一定经历过剧烈的进食。这不足为奇，因为接近银河系中心的气体云或通过SgrA *视界尺度的十倍之内的恒星（这大致相当于地球与太阳的分离）会因那里的强引力潮而变得面目全非，变成触发类似类星体耀斑的气流。

最近用大量气体喂养SgrA *的事件的“烟枪”证据是，SgrA *周围的年轻恒星在首选飞机上运行。这意味着这些恒星是由平面气体盘形成的，就像太阳系平面中的行星或银河系盘中的恒星一样。由于SgrA *附近的恒星年龄小于银河系年龄的百分之一，因此根据哥白尼原理，气体云破坏引起的主要积聚事件必须在SgrA *周围至少发生了一百次。现在的时间并不特殊。实际上，观察到从银河系中心沿着银河系的旋转轴发出了一对巨大的热气团，称为费米气泡，这表明最近在SgrA *周围的积垢可能为它们提供了动力。理论计算表明，除了巨大的气体云破裂外，个别恒星也散布到黑洞附近，并且每万年一次潮汐破裂。产生的碎片流强烈进料会导致SgrA *发出最明亮的耀斑。确实在其他星系中以预期的速率观测到了这种恒星的潮汐破坏事件。

SgrA *产生的耀斑会对地球上的生命产生影响吗？从原则上讲，它们可以携带有害的X射线和紫外线（XUV）辐射。与我以前的博士后约翰·福布斯（John Forbes）合作，我们在2018年证明，如果太阳系距银河系中心仅十倍距离，则在此类耀斑中发出的XUV辐射具有蒸发火星或地球大气的能力。但是，即使在更远的距离上，XUV辐射也可以抑制复杂生命的增长，从而产生类似于踩踏草坪的效果，以至于您抑制其生长。

在太阳的当前位置，免受SgrA *的XUV耀斑的威胁，陆地生命是安全的。但是，最近的研究表明，太阳的发源地可能已经大大靠近银河系中心，并且太阳通过引力踢移到了它的当前位置。 SgrA *暴露于近距离的XUV耀斑可能会损害地球早期演化过程中的复杂生命。这可能解释了为什么地球大气中的氧气水平仅在20亿年后才可能上升到目前的高水平，也许只有在地球距离SgrA *足够远之后才上升。我目前正在与Manasvi Lingam合作，探索地球生命与太阳从银河系中心移出之间的这种可能联系。

传统上，太阳被认为是影响地球生命的唯一天文光源。 但是，黑洞SgrA *也可能在塑造地球生命史中发挥了重要作用。 这种令人惊讶的认识类似于弄清楚一个陌生人在您出生之前可能已经影响了您的家族病史。 如果可以建立SgrA *与地球生命之间的联系，那么这个超大质量黑洞可能会触发第二次诺贝尔奖。