如果問銀河心中心到底是怎樣的構成?「黑洞」——這可能是很多小夥伴脫口而出的答案。
當然,「黑洞」這個答案不能算錯,但顯然也不是完整的回答。今天,我們通過銀心「真實面貌」這一話題,分享銀心黑洞的了解進展。
銀心黑洞為哪般?
黑洞,是一類無法直接觀測的天體,因而至今也沒有辦法直接「看清」。特別是一些小的黑洞,其本身因無法直接觀測到,而其對周邊星際的影響又相對微弱,在若干光年的距離上,幾乎很難知道它的存在。
對比小微型黑洞,大型黑洞特徵就相對突出。無論是事件視界範圍,還是對周邊物質和星體的吸引,甚至控制整個星系,都有較為明顯的影響。
科學家們普遍認為,大型星系的中心都至少有一顆超大質量黑洞,銀河系也一樣。銀河系中心超大質量黑洞,其引力範圍管轄著周邊10億光年的宇宙空間,牽引著4,000億顆恆星系圍繞其旋轉。太陽系,也是這4,000億顆恆星系的成員之一。
因而,對銀河系中心黑洞的研究,被普遍寄予厚望。幾十年來,很多科學家都在著力觀測銀心黑洞,希望藉此「看清」黑洞的真實面貌,了解宇宙起源及發展的奧秘。
然而,地球距離銀心2.5萬光年,中間密密麻麻布滿了其他恆星、行星及星際塵埃。在其他恆心耀眼的光芒及視線遮擋下,要直觀的觀測到銀心黑洞也是難於登天的。
銀心的了解進展
2008年,德國天文學家團隊認為,距地2.6萬光年的「人馬座A」其實就是一個質量超大的黑洞,其質量至少是太陽系的400萬倍。
其後,美國航宇局NASA的「錢德拉」空間望遠鏡又傳來消息:在「人馬座A*」的周圍,還存在著一個中型黑洞。由於「人馬座A*」附近有太多星際塵埃,以及銀河系旋臂橫亙在中間,致使其「隱身」而難以被發現並研究。
注意:「人馬座A」和「人馬座A*」不是同一個概念。
「人馬座A」是由「人馬座A東星」、「人馬座A西星」與「人馬座A*」三部分構成。其中,「人馬座A東星」最大。
而觀測發現,「人馬座A*」是位於銀心一道非常光亮及緻密的無線電波源,故而也被推測可能是離我們最近的超重黑洞。「人馬座A西星」位於東星內偏離中心的位置,而A*又位於靠近西星中心的位置,三部分從結構上看起來頗像一幅Venn圖。
「人馬座A*」電波脈衝大約每11分鐘周期一次,自此推測其大約11分鐘自轉一圈。對A*的研究,被當成研究黑洞物理的目標首選。
既然單個射電望遠鏡如此難以「看清」黑洞面貌,科學家們就想到了一個辦法:將全世界各地所有射電望遠鏡聯繫在一起,對「人馬座A*」進行觀測,這樣就相當於創造了一個口徑極其巨大的射電望遠鏡(陣)。
還別說,這樣果真取得了一些成果。就在前兩天,有媒體報導這個「新的虛擬射電望遠鏡(陣)」終於拍攝到了「人馬座A*」事件視界的第一張清晰照片。
(▲ 如上:左上圖為計算機模擬「人馬座A*」圖像;右上圖為計算機模擬帶有散射效應的「人馬座A*」圖像;左下圖為實際觀測到的帶有散射效應的「人馬座A*」圖像;右下圖為消除散射效應的「人馬座A*」實際圖像。)
這次在「看清」「人馬座A*」事件視界的「真實」面貌同時,還發現銀心高光亮及緻密無線電波源大小要比科學家們預期小很多。
波源如此之小,地球如此之遠,中間還有如此多的障礙物,而人類又如此碰巧能監測到電波信號。看來「人馬座A*」的電波方向剛好正對著地球的方位,對我們地球予以了特殊關照,可謂幸運至極。
銀心黑洞的未解難題
在銀心超級黑洞得到確認後,科學家們仍面臨著許多與該黑洞有關的未解難題。其中之一便是「在『人馬座A*』周圍存在著大量年輕的恆星」。
按照現代天文學理論,黑洞由於其強大引力會吸收周圍的物質,並會阻礙空間中氣態雲團的形成,其近距離空間應該不存在任何星體和物質。
(▲ 「人馬座A*」吞噬恆星後生成的紅色氣體雲)
而年輕恆星,又恰恰是由這些雲團狀物質演化而來。也就是說,這些年輕的恆星就不應該出現在「人馬座A*」的周圍。
有一部觀點認為,黑洞周圍的條件可能並沒有先前想像的那樣極端。也有一部觀點認為,銀心區域年輕恆星可能是先在其他地方形成,之後才遷移至A*附近。
可問題又在於,A*附近恆星的運行軌跡非常混亂,均不章法可言。因而人們又猜測,A*附近另外還有一個未被觀測到的中型黑洞,其質量大約是太陽的1,500倍。
「人馬座A*」是一個高深莫測的無線電波源,在可見光波段,這裡空無一物,但在X波段下卻是夜空中最亮的星星。
之前的研究表明,「人馬座A*」每十天爆發一次X耀斑。然而過去的一年,X耀斑爆發已變成一天一次,這種爆發增長是在一個被稱為「G2」的天體接近「人馬座A*」後不久發生的。
「G2」的加入,對銀心區域的「人馬座A*」黑洞將會產生什麼樣的影響,結果仍是個未知數!