银河系的中心到底是什么呢?为什么还会发光呢?
银河系的中心是俗称黑洞,也就是经书上记载的须弥山!据说须弥山大的不可想想,浩瀚壮观,可惜人类无法看到,因为人类不知道不了解的东西太多了。银河系中心存在着巨大的黑洞,质量是太阳的400万倍,而银心的“明亮”,非但不是常说的“明亮”,甚至“暗”得哈勃望远镜也不能看清细节,而是“能量”高。
地球所在的太阳系位于猎户座旋臂,距离银河系中央约3万光年,有着层层星云的阻隔,可见光透过来的就非常少,因此在地球上即便大气环境特别好又没有光污染,用肉眼也只能看到一条灰的发黑的带状结构,大口径光学望远镜可以看到更多的细节,比如哈勃望远镜可以看到银河系较中心位置的一些星空,但是也很难透过银河系的层层星云直视银河系中央,这就要采取另外的方式。
物质活动会辐射能量,X射线、伽马射线、红外线等,通过捕捉这些能量可以分析银河系中央的能量特点,并且可以观测到一些恒星的运动。我们所见的宇宙各种星系的绚丽图像,都是用这种方式观测并合成的,直接拿出一张原始观测图像或数据,没多少人能看懂。通过这种方式观测,可以知道银河系中央能量密度很高,恒星似乎也更密集一些,同时一些恒星运行速度可以达到5000公里每秒以上,结合现有理论推断,银河系中央就存在着质量超大的黑洞。
通过观察周围恒星的运行,测量恒星的质量,结合相对论等,科学家估计出银河系中央黑洞质量达到400万倍太阳质量,强大的引力作用范围,使周围很大的空间内物质更加稠密,物质的活动也更剧烈,温度更高,能量流非常密集,也就是非常“明亮”。
银河系中心是什么
银河系中心即银河系的自转轴与银道面的交点。
在星系的中心凸出部分,呈很亮的球状,直径约为两万光年,厚1万光年,这个区域由高密度的恒星组成,主要是年龄大约在100亿年以上老年的红色恒星。在银河系中心如此小的宇宙空间内,聚集了数量如此众多的恒星,导致整片区域的亮度极其惊人。银河系中心的恒星形成突起的核球和一条或多条短棒从核球延伸。
银河系的中心是银心。银心位于人马座方向,银河系中心是一个400万倍太阳质量的超大质量黑洞。在这个黑洞周围,还存在数万个黑洞,以及分布十分密集的恒星群,所以银心看起来非常明亮。在没有光污染的夜晚,我们在夜空中看见一条明暗相间的银河。
银河系巨型黑洞质量为太阳的370万倍
欧洲科学家宣布了银河系中心存在超巨黑洞的最佳证据。他们说,过去20年中,科学家们一直在观测银河系中心一些星体的活动情况,尤其对一颗名为S2的星体的运行轨道进行了跟踪研究,最终得出结论S2附近确实存在一个巨型黑洞。
质量是太阳7倍的S2,以每秒5000公里的高速每15.2年绕银河系中心一周。之所以如此高速,是因为它周围存在黑洞,“害怕”被黑洞“吞噬”。经过计算,这一黑洞距地球2.6万光年,质量是太阳的370万倍。
银河系的中心是什么样的?中间存在多少黑洞?
根据科学家目前的发现和研究,宇宙中大部分星系的中心都有着一个巨大的黑洞。这个黑洞动辄有太阳质量的几百万倍,甚至有一些可以达到几百亿倍太阳质量。正是拥有如此巨大的质量,它们才能够提供足够的引力来将整个星系的天体hold在自己的身边,同时为整个星系提供能量。
比如我们的银河系,中心就有一个巨大的黑洞——人马座A*。和那些黑洞相比,我们银河系中心的黑洞还算是比较“娇弱”的,质量只有太阳的431万倍左右。即便如此,它依然能够裹挟着上千亿颗恒星,在超过十万光年的尺度上运行着。
不过,最近的一些发现,让科学家得出了新的推测:人马座A*或许并不孤单,在它的周围,可能还有其他的黑洞。
提供这一潜在证据的,是一颗名为S0-2的恒星。它是一颗质量为太阳15倍的恒星,在银河系的中心处,以极近的距离围绕人马座A*公转,公转周期16年,2018年5月,最近的时候二者距离仅为130天文单位,也就是不到200亿公里。这个距离,在天文学上几乎微不足道,尤其是它在围绕着超大质量黑洞运行,可谓是行走在“火山口边缘”的天体。
正是由于这个特点,让它成为了科学家重要的观测对象。尤其在黑洞是不可直接观测的前提下,它的运行规律更是我们理解黑洞的最佳途径。而就是在它的身上,科学家看到了问题。
俗话说得好,常在河边走,哪能不湿鞋,为何S0-2能够长期存在于这个超大质量黑洞的边缘呢?它究竟有着怎样的“秘密武器”,才可以不被吞噬呢?
最初的理论认为,这颗恒星的运气比较好,处在人马座A*所产生的引力波的一个稳定区域,让它能够达到稳定公转而不至被吞噬的命运。
尽管如此,它也不可能完全不受到超大质量黑洞的影响。根据爱因斯坦的理论,它的光谱会和其他恒星有着比较大的区别,强引力会导致它的光谱发生红移现象。可事实却是:科学家并没有发现它有相应的红移现象,这是为什么呢?究竟哪里出问题了呢?
科学家认为:这些理论目前没有被推翻,而是有一个隐藏的事实:这颗恒星可能并不孤单,而是位于一个双星系统之中,这也是它避免被人马座A*毁灭的重要原因之一。而且如果它真的拥有伴星,那么这颗伴星很可能就是另一个黑洞!
统治,科学家也说明:目前这还只是个推测,不排除其他可能性存在。不过,如果这个推测成立的话,我们可能要重新认识一下银河系了。原本以为一个超大质量黑洞就能统治一个星系,没想到在它的周围,还有其他的“小弟”存在。
事实上,这个理论并不是最近提出来的。早在几十年前,就有科学家认为银河系中心不止有一个黑洞。而且持这个观点的科学家更加大胆,认为那里可能存在上千个黑洞!甚至有些科学家指出,这个数字还有可能过万!
看起来,我们对于自己生活的银河系,实在还有太多的不了解。科学家们已经准备好继续深入的观测,未来将通过激光干涉仪空间天线(简称LISA)来探测银河系中心,希望能够让人类尽早地看到它的庐山真面目,也让我们真正知道,自己究竟是生活在一个怎样的星系之中。
银河系中央黑洞的简介
根据NASA喷推实验室科学家保罗· 戈德·史密斯介绍:“赫歇尔望远镜揭示了黑洞正在吞噬气体的壮观景象,同时也我们观察到超大质量黑洞是如何成长的。”位于我们银河系中央的超大质量黑洞被称为人马座A *,也是一个距离我们较近的射电波源,其质量大约为400万倍的太阳质量,距离太阳系大约26,000光年。
银河系的中间是什么?那一个很亮的东西是另一个太阳吗?
银河系中没有一个亮点,能看到明亮核心的都是通过银河系无数星星的位置建立3D模型后的棒旋状星系形状,我们在地球上看,即使再好的天体条件和合适的时间条件(比如夏天)也只能看到一块模糊的亮斑,而在这个亮斑中心似乎还有隐隐绰绰的黑色斑块穿过!这就是银道面上的尘埃带!
上图就是我们在地球上(北半球)能看到的银河系,当然在任何区域我们都无法用肉眼看到这个效果,上图是用相机通过数十秒曝光后叠加的银河形象!中间一条有些弯曲的连续黑斑就是银道面上的尘埃,因为太阳系也在银道面上,因此对我们产生了比较严重的遮挡效果,因此真正的银心区域在可见光波段是难以观测清楚的!
上图中的左图是根据欧空局盖娅的银河系恒星位置测量卫星观测到的数十亿颗恒星后建立的上帝角度银河系的样子,我们太阳系在位于银河系中心约2.6万光年的位置!右图则是实际观测到的银河系形状,当然这是在近地轨道上的多次成像后拼接而成!
这就是银河系数十亿颗恒星位置测定后建立的3D模型,我们现在可以很清楚的看到核球处是一团恒星,并不是一颗超大的恒星!并且根据银河系的分类,它是属于棒旋星系,中心的核球是一个椭球,它长轴约4~5千秒差距,厚约4千秒差距(1秒差距约为3.26光年),占了整个银河系约10~20%的质量,这样的话大概就对银河系中心这个核球的大小有了一个概念!那么问题来了,整个银河系约包含了1000亿~4000亿颗恒星,即使是围绕核球公转的,那么核球的那么多恒星是围绕什么天体公转的呢?
当然这核球的中心必定有一个更大质量的天体,而核心区周围的尘埃遮挡,因此只能在X射线波段观测,上图是钱德拉X射线望远镜观测到的银心X射线耀斑,这是超大质量黑洞吞噬物质所爆发出的X射线!当然中子星和白矮星吞噬物质也会有大量辐射,但两者无论是规模上还是X射线的能量上都有比较大的区别!
当然这些特征都是被吞噬的物质受到吸积盘的压缩的高温而使物质原子中的电子受激所发射,能量越大,那么频率也将越高,因此X射线耀斑几乎就是黑洞吞噬物质的特征!根据对X射线耀斑能量的分析,银心黑洞的质量高达400万倍太阳质量以上,并且它仍然在不断的吞噬物质而不断增加!
上图是十几年里银心附近的恒星围绕这个看不见的天体公转的过程,当然银河系中也不止这一颗恒星,而核球区域疑似黑洞的密度很高,据估计,甚至有数千个疑似黑洞存在!
钱德拉X射线太空望远镜发现的银心附近众多X射线源头,中心黑洞Sgr A*的位置已经标记,这些可见光波段难以觅其踪影的黑洞群构成了银心质量的重要来源,而银河系数千亿颗恒星正在围绕这个它们公转,日复一日,年复一年!