銀河系中心黑洞,「真實面貌」有幾何?

2020-12-05 恆報

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!

相關焦點

  • 科學家終於看清銀心黑洞真實面貌,地球原來一直被它「特別關照」
    黑洞在宇宙中到底發揮著怎樣的作用,科學家還不是很清楚。一些小的黑洞,因其吸光科學家是無從知道它們的存在的。因此,要想了解黑洞,科學家還是將希望寄托在超大質量黑洞身上。於是,科學家們很自然地想到了我們銀河系中心的人馬座A*。它是目前人類所知的離我們最近的一個超大質量黑洞。因此也被科學家們認為是研究黑洞物理屬性的最佳目標。
  • 銀河系中心的黑洞
    從第一張黑洞照片被公布後,相信大家對黑洞都有了一定的了解。那麼,你知道麼,在銀河系中心有一個大型黑洞。其實大多數星系中心都有超大質量的黑洞,當然我們銀河系不是例外。在2008年,德國天文學家們曾證實,位於銀河系中心,與地球相距2.6萬光年的「人馬座A*」,其實是一個質量超大的黑洞,人馬座A*的質量約為431 ± 38萬或410 ± 60萬個太陽質量。黑洞在宇宙中到底發揮著怎樣的作用,科學家目前還不是很明確。
  • 銀河系中心存在超大質量黑洞,那麼太陽繞著黑洞轉?
    1915年愛因斯坦提出廣義相對論,用幾何語言描述引力相互作用,認為有質量的物體可以使時空發生彎曲。2.6萬光年,而太陽帶著地球等一眾兄弟們繞著銀河系中心旋轉。觀測數據表明,太陽正在以每秒220公裡的速度繞著銀河系中心公轉,每公轉一圈大約需要1.5億年。
  • 不怕黑洞?在銀河系的中心發現了四個物體!科學家說這無法解釋
    黑洞是宇宙中最神秘的物體之一。銀河系中心有一個超大質量黑洞,射手座a*,質量是太陽的400萬倍。2005年,天文學家觀測到一個叫做G1的奇怪天體,它圍繞著人馬座a*運行。它有幾個地球的質量,看起來像氣體和塵埃的聚合物,但移動起來更像一顆恆星。
  • 銀河系中心黑洞有多大?
    也只有黑洞這種前途無量的天體才能HOLD住銀河係數千億小兄弟,但很多朋友可能會覺得比較詫異,像黑洞這樣的天體是如何觀測到的呢?又是如何去計算其大小呢?核心區方向隱隱綽綽的塵埃帶,銀心核球方向的光線難以穿透厚厚的銀盤塵埃帶,不過黑洞的吸積盤所發車的高能X射線給我們幫了大忙!銀心方向Sgr A*的物質吞噬後的X射線耀斑爆發.....這得以讓科學家可以根據其吸積盤耀斑爆發的能級計算出銀心黑洞的質量!
  • 銀河系中心黑洞是如何被發現的?
    不過背景的噪音一直讓他很苦惱,經過兩年的仔細研究,詹斯基去除了大部分的幹擾,但是一個奇怪的訊號始終存在,每當天線指向人馬座,噪音就變得最吵,人馬座就位於銀河系的中心。那不像是恆星會發出的訊號,天文學家開始懷疑它是否來自理論學家早已預測到,卻從未發現的物體,也就是黑洞。但是當時無法證實,銀河系的中心被一層厚厚的塵埃遮蔽無法看見。
  • 銀河系中心黑洞突然「眨眼」,原因未知,推測有天體被黑洞捕獲
    在我們銀河系中,質量最大的單一天體就是銀河系中心黑洞人馬座A*了,其質量相當於太陽的431萬倍左右,它處於銀河系的中心位置,被認為是整個銀河系中最為古老的天體,也是已知銀河系中唯一的超級黑洞,它的引力與運行態勢塑造了整個銀河系。
  • 銀河系中心可能存在大黑洞
    記得上世紀80年代的時候,筆者參加中國天文學會的一些活動,在會上只有幾個涉及黑洞的報告,而且報告人基本都是學物理出身後來轉入天文界的學者。一般天文方面的專家都對此將信將疑、不置可否。但是後來情況有了很大的改變,在黑洞的理論研究不斷取得進展的情況下,越來越多的天文工作者加入了探尋黑洞的研究與觀測。
  • 銀河系「最深處的秘密」:時空奇點與黑洞
    太陽系所處的位置是銀河系的邊緣地帶,從地球出發,我們去往銀河系的銀心,至少需要2.6萬光年。 銀心位於人馬座、蛇夫座與天蠍座三個星座中,是銀河系環繞的中心區域,同時也是整個銀河系中最明亮的區域。在那裡,有100億顆恆星閃耀,點綴星空,跨度達到數千光年。最中心處被標示為強烈的電波源,可能是個超大質量黑洞,被命名為人馬座A*。
  • 銀河系中心存在第二個超大質量黑洞?首個黑洞視頻或將公布,期待
    有一些天體我們可以看得到,如在晴朗的夜空中,我們會看到閃閃發光的小星星,當然,也會有一些我們看不見的天體。雖然我們看不到它們,但是它們確實是存在的,比如說黑洞。相信大家都知道,黑洞最典型的特徵就是質量超大,所以它們的引力也非常大,連光都逃不掉,所以我們就沒法用肉眼看到它們。
  • 銀河系中心黑洞磁場首次被發現
    「那些磁場在到處跳舞」 銀河系中心黑洞磁場首次被發現 2015-12-05 科技日報 常麗君 【字體:大 中 小】
  • 科學家發現10億光年內的最大黑洞,質量為銀河系中心黑洞9300倍
    我們生活在地球上,這個地球很大,大到無邊無際,然而最小的恆星的質量也是地球的3萬倍左右,太陽的質量更是地球的33萬倍,但是黑洞的質量更大,科學家們已經發現的所有的黑洞質量都比太陽大,在一些星系的中心還存在著超大質量黑洞,質量基本都在太陽的10萬倍以上,它們都是宇宙中最大級別的單一天體
  • 諾獎快評|從廣義相對論到銀河系的中心:直擊黑洞的奧秘
    @清華大學天文系副教授 蔡崢Genzel使用了亞毫米波射電幹涉儀,於1996年首次提出銀河系中心黑洞的質量在(2.5±0.6)*10^6個太陽質量的尺度上。通過高解析度的觀測手段,觀測銀河系中心周圍恆星的運動推測出銀河系中心黑洞的質量。
  • 銀河系中心的黑洞會不會把地球吞噬掉?
    在銀河系中心有一顆超大質量黑洞人馬座A*,其質量約為430萬個太陽質量。這個黑洞的質量還不算太大,絕大多數星系的中心都有一顆超大質量黑洞,人類拍攝的首張黑洞照片是M87星系中心的超大質量黑洞,其質量達到了太陽質量的65億倍。
  • 銀河系有多大它的中心在哪?銀河系之謎揭秘
    我們抬頭看到的漫天繁星便是銀河系裡面的。銀河系有多大呢,下面探秘志為你揭開這位身穿蒙紗的銀河美女之謎,找出銀河系中心在哪裡?是一個由1,000至4,000多億顆恆星、數千個星團和星雲組成的棒渦星系系統,它的直徑約為100,000多光年,中心的厚度約為6,000多光年。銀河系之外也有無數個星系統稱河外星系。銀河系呈旋渦狀,有4條螺旋狀的旋臂從銀河系中心均勻對稱地延伸出來。銀河系中心和4條旋臂都是恆星密集的地方。從遠處看,銀河系像一個體育鍛鍊用的大鐵餅,大鐵餅的直徑有10萬光年,相當於9460800000萬萬公裡。
  • 宇宙中質量最大的黑洞有多大?銀河系中心黑洞跟它比不值一提
    我們知道銀河系中心有個超大質量黑洞人馬座A*,質量約太陽的400萬倍,那麼宇宙最大的黑洞質量有多大呢?答案是人馬座A*的1萬倍。,大小相當於銀河系附近的大麥哲倫星雲,內核光線輪廓也非常平坦,馬克斯·普朗克外空物理學研究所某研究員表示,這代表大多數恆星都被「趕走」了,讓人懷疑此地存在質量極其巨大的黑洞。
  • 銀河系中心黑洞突然變亮—黑洞開始擼串了嗎?
    銀河系中心黑洞突然變亮—黑洞開始擼串了嗎?目前已知最大黑洞編號為SDSS J140821.67+025733.2,質量為太陽的1960億倍,而且……它還在吃……黑洞在瘋狂進食的過程中,被吸食的物體會沿螺旋線不斷向黑洞中心降落,形成吸積盤,吸積盤內層物質和外層物質由於摩擦而產生大量的熱量和輻射,很多大型黑洞就是這樣被發現的。
  • 臻材時料|今日諾獎:從廣義相對論到銀河系的中心,直擊黑洞的奧秘
    @清華大學天文系副教授 蔡崢Genzel使用了亞毫米波射電幹涉儀,於1996年首次提出銀河系中心黑洞的質量在(2.5±0.6)*10^6個太陽質量的尺度上。通過高解析度的觀測手段,觀測銀河系中心周圍恆星的運動推測出銀河系中心黑洞的質量。
  • 研究發現 銀河系中心隱藏著無數的黑洞
    我們都知道銀河系中心有一個巨大質量的黑洞,我們把它叫做人馬座A*。但是有天文學家稱:在人馬座A*黑洞周圍,可能存在無數個小型黑洞。哥倫比亞天體物理學家查克·海利(Chuck Hailey)說:銀河系是我們唯一能研究超大質量黑洞如何與小黑洞相互作用的星系,因為我們根本看不到它們在其他星系中的相互作用。為了證明確實有無數小黑洞存在於銀河系中心:研究人員將研究的重點放在了一個黑洞圍繞超大質量黑洞旋轉的情況。
  • 5個真實的銀河系事實,有的是真實的殘酷
    銀河系已經有130億年的歷史,由數十億個星系組成。它包括數量眾多的恆星、行星以及衛星,小行星彗星和其他許多衛星。這些天體跨越了大約12萬光年,橫亙在宇宙中。5個真實的銀河系事實,有的是真實的殘酷。  我們繞著太陽運動,太陽繞著銀河系中心運行