肉眼能夠看到銀河系中心人馬座A*超大質量黑洞嗎?

2021-01-10 時空通訊

先說答案:人類肉眼無法看到黑洞,必須藉助望遠鏡才能發現和觀測。

現代天文學發現,幾乎每個大的星系中心都有一個巨大的黑洞,銀河系也不例外。

黑洞是什麼?就是大質量恆星死亡後的屍骸。

科學研究認為,大於30倍太陽質量的恆星在演化後期,會發生超新星大爆炸,然後剩下一個很小的內核,這個核在極端壓力下,所有質量潰縮進自己的史瓦西半徑,這樣就成為了一個黑洞。

史瓦西半徑是所有物體都具有的一個質量臨界半徑,與質量成正比,計算公式為:R=2GM/C。

30倍太陽質量恆星在超新星大爆炸時,會將外圍絕大部分物質炸散在太空中,成為新的塵埃和氣體雲,留下成為黑洞的質量只會佔原恆星總質量的10%多一點,也就是約3個太陽質量多一點。

黑洞生成後,會不斷的吸取周邊引力圈內的恆星物質或者星際物質,使自己變得越來越大。但這種長大的時間是需要非常長時間的。

因此科學界認為,星系中心的超大質量黑洞很可能是另一種形成方式,就是宇宙大爆炸初期巨大星雲團直接坍縮形成的黑洞。

大爆炸初期分子雲團質量太巨大了,在收縮和坍縮過程中,還沒等恆星形成,就直接坍縮成一個黑洞了,這樣的黑洞初始就是很巨大的。

黑洞形成後,會在兩極形成巨大的噴射流,把附近的物質拋射出去,這些物質又被黑洞吸引成為星系盤,圍繞著黑洞旋轉,獲得了原始的角動量。

以後在星系盤裡不斷的生成恆星,並且旋臂也漸漸形成,就成為了一個旋渦星系。

銀河系中心黑洞就是這樣形成的,銀河系也是這樣形成的。

銀河系中心黑洞天文學名稱為人馬座A*,科學觀測研究認為,銀河系黑洞質量相當於430萬個太陽,根據史瓦西半徑公式計算,其史瓦西半徑可達1290萬千米。

那麼這個黑洞我們能夠看得到嗎?是肉眼能夠看到,還是望遠鏡能夠看到呢?

現在認為銀河系直徑約20萬光年,我們太陽系坐落在距離銀河系中心約2.6萬光年。

我們假定這個黑洞是發光的,我們肉眼能夠看到多遠呢?

我們看到最遠的恆星距離我們7500光年,這顆恆星叫海山二,是一個雙星系統。

海山二A質量約太陽的120~200倍,海山二B質量約太陽的50~80倍。這個恆星系統處於演化後期,膨脹和光變很大,所以我們才能夠看到。

海山二A的半徑約太陽的240倍,也就是1.6億多千米,比人馬座A*黑洞史瓦西半徑還要大12.8.倍。

但有一顆迄今發現最大體積的恆星,叫盾牌座uy,半徑約太陽1708倍,也就是約11.9億千米,將近比人馬座A*史瓦西半徑大100倍。盾牌座uy距離我們只有5000光年,但人類肉眼看不到它,因為它的視星等約9等,人類肉眼極限只能看到6等星。

黑洞本身是不發光的天體,所有的物質一旦被吸入黑洞史瓦西半徑以內,都不見了蹤影,連一絲光也無法逃逸。

因此黑洞本身是無法觀測到的。

現在人類觀測黑洞有幾種途徑。

一種是觀測黑洞引力場對周邊恆星等天體的影響。比如有一顆編號為S2的恆星,用了15年時間繞著人馬座A*轉了一圈,根據這顆恆星的公轉速度以及質心的位置,用萬有引力定律測算出了人馬座A*的質量相當430顆太陽。

另一種方法就是觀測黑洞視界外的狀態。黑洞史瓦西半徑以內是無法觀測的,但史瓦西半徑的外沿是黑洞的事件視界,也就是可以觀測到的地方。

黑洞由於巨大引力場會吸積周邊的天體物質,就會在周邊形成一個吸積盤,圍繞著黑洞高速旋轉,速度達到光速一半甚至接近光速。這些物質碰撞激發出熾熱明亮的光環,還會激發出強烈X射線或γ射線。

但黑洞周邊發出的可見光畢竟有限,遠小於恆星,而且黑洞距離地球都比較遠。距離我們最近的黑洞叫麒麟座V616最近的也有3300光年,是一個恆星級黑洞,只有6.6個太陽質量,史瓦西半徑只有約20千米。

因此人類肉眼是基本看不到黑洞事件視界的,只有通過光學望遠鏡或者射電望遠鏡能夠觀測到的。

對於銀河系中心的人馬座A*超大質量黑洞,就是用光學望遠鏡也無法看到,因為從我們這裡到銀河系中心,有大量的星際塵埃阻隔著視線,只有使用穿透力更強的X射線望遠鏡,才能夠突破塵埃阻隔,窺探到這個巨無霸。

最早觀測到這個黑洞是在1974年,科學家們用射電望遠鏡,在銀河系中心發現了一個至密射電源,被命名為人馬座A*。在這個射電源周邊1光年範圍內,擁擠著1000萬顆恆星。

這之後,科學家們一直對這個射電源持續觀測研究,確定了這是一個超大質量黑洞,並且還在不斷地吞噬周圍恆星和物質,不斷的壯大自己。

其實銀河系這個所謂超大質量黑洞,比起宇宙中巨無霸超級黑洞只是小巫見大巫,差遠了去了。

2019年4月10日,科學界公布了首張人類拍攝的真正黑洞照片,這張照片中的黑洞位於室女座一個巨橢圓星系M87的中心,距離我們5500萬光年,質量約為太陽的65億倍,是人馬座A*的1512倍。

目前發現的最大黑洞是在距離我們35億光年的OJ287類星體中心,是芬蘭科學家發現的一個巨大雙黑洞系統,其中最大的黑洞命名為SDSS J140821.67+025733.2,質量為太陽的1960億倍。

這個黑洞是人馬座A*的45581倍,其史瓦西半徑為5880億千米,而太陽繫到海王星的半徑才45億千米。

就是這樣,歡迎討論,謝謝閱讀。

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