新的科学假设 银河系中心潜伏着比黑洞更奇怪的东西

1. 新的科学假设 银河系中心潜伏着比黑洞更奇怪的东西

这是一个比较有意思的假设，银河系的中心或许并没有黑洞，而是存在一个巨大的暗物质核心。
  
 某种意义上，这种假设可以解释一些银河系周围恒星运动的奇特现象。
     
 银河系的中心天体被称为人马座A*（发音为A-star），或简称为Sgr A*。
  
 据估计，它是一个超大质量的黑洞，重量大约是太阳质量的415万倍。
  
 这方面的依据来自于恒星围绕银河系中心的运动，特别是一颗名为S2的恒星，它被用来测试爱因斯坦的广义相对论。
  
 当这颗恒星围绕着黑洞运动时，它的轨道会发生变化，而它与黑洞的最近点也会随着每次转动而发生变化。
  
 广义相对论准确预测了轨道的变化程度。
  
 还有一类不太寻常的天体被称为G类，也围绕着银河系中心运行。
  
 它们是紧凑的星状物体，但是当它们在Sgr A*周围最近的地方时，它们看起来就像一个被拉长的星际云。
  
 而神奇的是，它们看起来像气体，但行为却像恒星。
  
 这些物体的运动有一些特殊性，还没有得到完美的解释，这使得专家们在考虑黑洞的替代方案时有了一些自由。
     
 新的假设认为，这个紧凑的物体不是一个黑洞，而是一个被称为暗子的特殊类型暗物质的密集核心。
  
 研究人员表示，S2的运动和G2的特殊性，G2是最早发现的G类天体之一，比超大质量黑洞更适合他们的暗物质核心方案。
  
 为了进一步测试，他们加入了S级中其他恒星的运动，并发现它们与研究人员的验证相符。
  
 暗物质是一种假设的物质形式，预计在宇宙中暗物质与常规物质的比例为5:1。
  
 暗物质的存在解释了我们所观察到的星系的旋转和运动，但缺乏其存在的实验证据。
  
 不过有许多暗物质的候选者，暗子就是其中之一。
  
 然而，暗物质这个名字有点名不副实。
  
 它不与光相互作用，它是一个未知数，所以它被称为暗，但它实际上是看不见的物质。
  
 它与引力相互作用，在一些暗物质的情况下，它可能最终导致暗物质的过密，或暗物质核心。
  
 研究人员认为，在银河系的中心可能就是这种情况。
     
 基于Sgr A*是一大团暗子的假设，研究人员估计这些假设的粒子必须有大约九分之一电子的质量，如果它是一个黑洞，这个紧凑的暗物质物体比Sgr A*轻大约50万个太阳质量。
  
 对于新的假设还需要验证，要么戳穿它，要么找到超大质量黑洞的进一步证据，这可能是早晚的事。
  
 此前，天文学家观测到超大质量黑洞M87*的图像时，它也观察到了Sgr A*。
  
 而对于Sgr A*的观测结果尚未公布，但必然会提供有关我们银河系中心的有趣信息，当然，新的观测结果已经在进行中。

2. 银河系中心是什么？为什么科学家认为不仅仅有黑洞？

宇宙是十分浩大的，仅仅是我们现在能够观测到的宇宙就达到了960亿光年！而宇宙中的恒星，行星，星云等各种天体，更是不计其数！虽然天体数量非常之多，但是它们都是在做着有规律的运动，这样各个星体之间才不会相互碰撞。


比如我们的太阳系中，所有的天体都在围绕太阳运动，这是因为太阳在太阳系中是绝对的老大，它的质量占了整个太阳系的99.86%，其它所有的天体质量只占了可怜的0.14%！因此，太阳系中的天体围绕太阳转，是天经地义的。那么，我们把眼光放大一点，在我们的银河系中，是不是也是这样的呢？在银河系中，是不是也有一颗质量占了银河系中绝大多数的恒星呢？


科学家们经过观测，发现银河系的直径达到了惊人的12万光年。它是一个椭圆盘状螺旋结构的巨型棒状星系。银河系有4条旋臂，分别由两条主要的旋臂和两条未形成的旋臂组成。每个旋臂之间相隔4500光年。而我们的太阳位于银河的一个支臂猎户臂上。


虽然整个银河系边缘地区较为暗淡，但是在银河系的中心地带，则呈现一个非常明亮的区域，亮度远高于周围的地方。同时整个银河系的恒星都围绕其中心旋转。那么在银河系的中心究竟是什么？为什么永远有着如此之高的亮度？并且能够让数千亿颗恒星都围绕其旋转呢？
银河系自内向外分为银心，银核，银盘，银晕和银冕。它的中心直径约为2万光年。厚度约为一万光年，在这个区域主要由高密度的恒星组成。主要是年龄在100亿年以上的老年的红色恒星。它们形成的时间比较早，已经度过了漫长的时代。走上了自己一生的归途。很难想象，在银河系中心如此之小的宇宙空间之内，就聚集了数量如此之多的恒星。


根据现如今的观测，科学家们发现。在银河系中心附近的每立方光年的空间中。有着多达29万颗恒星。这意味着在距离中心3.26万亿年以内，有着超过4000万颗恒星。而在距离恒星中心大约2.6万光年的位置。那里恒星的数量非常稀少。我们太阳系正处于这个位置。距离它最近的恒星也有4.22光年。因此这里的恒星密度仅有银河中心的数千万分之一！


密集的恒星汇聚在银河系的中心地带，使得银河系中心区域的亮度极其惊人。那么在银河系的最中心究竟是什么能够牵引着整个银河系数千亿颗恒星呢？在最初的研究阶段，科学家们认为在银河系的中心可能是一个超级耀眼的恒星。然而随着观测手段的提高和科学技术的进步。科学家们发现，没有任何恒星可以达到这种地步。足以掌控整个星系的恒星是不可能存在的。
在随后的观察中，科学家们在银河系中心发现了很强的射电源。这个神秘的射电源被命名为命名为人马座A。然而让科学家们疑惑的是，除此之外。再也看不到那里的天体发出的任何一点可见光。科学家们又利用近红外波段，对银心方向的十几颗比较亮的恒星进行长期的监测。并且描绘出它们的运动轨迹。通过对这些完整或者尚不完整的轨道进行分析。科学家们发现这些恒星，都被来自人马座A的一个天体，强有力的引力牢牢地拽去。能够产生如此强劲的引力，大约需要几种400万个太阳的质量。


随后科学家们发现，银心中产生巨大的引力的质量，都集中在一个很小的范围内。想要在如此之小的范围内，又有产生如此之大的引力质量。那么只有一个可能，那就是黑洞。因此科学家们认为，在银河系的中心地带是一个质量非常大的黑洞。
虽然黑洞的引力非常之大，然而相对于整个银河系来说，它的影响力也是十分有限的。它只能对这附近的恒星产生足够的引力作用，但无论如何，它也无法拖拽整个银河系的恒星围绕它运动。


推而广之，在宇宙之中，类似银河系的星系还有很多，也在做有规律的运动，那到底是谁在掌握着整个宇宙的运动呢？显然黑洞的力量是完全不够的。因此科学家们认为，在宇宙中还有不被我们所认知的神秘力量。科学家们将其归咎为暗物质。至于暗物质是否真的存在，是否对我们造成影响。目前我们还不得而知。宇宙的神秘超乎我们的想象。我们对宇宙的认识还远远不够，想要了解宇宙的真相，我们还有很长很长的路要走。

3. 天文学家发布银河系中心黑洞的第一张照片

今日香港时间晚上九时，在世界各地同时举行的新闻发布会上，天文学家公布银河系中心超大质量黑洞的第一张照片。提供了压倒性的证据，证明该物体确实是一个黑洞，并为这些巨星的运作提供有价值的线索，这些巨星认为位于大多数星系的中心。该图像由事件视界望远镜（Event Horizo n Telescope）全球合作研究团队，使用来自全球射电望远镜网络的观测结果制作而成。
  
  这张照片是人们期待已久，对位于我们银河系中心的巨大天体的观测。科学家之前曾在银河系中心看到过恒星围绕着某种看不见的、紧凑的、巨大的东西运行。这个称为人马座A*（Sgr A*）的天体是一个黑洞，而今天的图像提供它的第一个直接视觉证据。
  
  我们看不到黑洞本身，因为它完全是黑暗的，但它周围的发光气体显示一个明显的特征：一个黑暗的中心区域（称为阴影），周围环绕着一个明亮的环状结构。新的视图捕捉到由黑洞强大重力弯曲的光线，黑洞的质量是太阳的四百万倍。
  
  台湾中央研究院天文与天体物理研究所的事件视界望远镜项目科学家包杰夫（Geoffrey Bower）表示，我们对环的大小与爱因斯坦广义相对论的预测如此吻合感到震惊。这些史无前例的观测极大地提高了我们对银河系中心发生的事情的理解，并为这些巨大的黑洞如何与周围环境相互作用提供新的见解。
  
  因为这个黑洞距离地球大约27,000光年，所以它在天空中的大小似乎与月球上的冬甩（donut，中国大陆、台湾称：甜甜圈）差不多。为了对其进行成像，该团队创建强大的事件视界望远镜，它将地球上现有的八个射电天文台连接在一起，形成一个地球大小的虚拟望远镜。事件视界望远镜在多个晚上观察人马座A*，连续数小时收集数据，类似于在相机上使用长时间曝光。
  
  就像一台高功率相机一样，人马座A* 的成像需要射电天文学中最灵敏的仪器的支持。这种灵敏度来自美国国家科学基金会国家射电天文台的中央开发实验室设计的阿塔卡马大型毫米波/次毫米波阵列（Atacama Large Millimeter/submillimeter Array）上的1.3毫米波段6的接收器。
  
  这次突破是在事件视界望远镜合作于2019年发布的第一张名为M87*的黑洞图像之后发布，该黑洞位于更遥远的梅西耳87（M 87）星系的中心。
  
  事件视界望远镜科学委员会联合主席，荷兰阿姆斯特丹大学的天体物理学兼理论教授沙拉·马尔科夫（Sera Markoff）表示，这两个黑洞看起来非常相似，尽管我们银河系的黑洞是M87*的千分之一，质量也更小。我们有两种完全不同类型的星系和两个非常不同的黑洞质量，但在靠近这些黑洞的边缘，它们看起来惊人地相似。这告诉我们，广义相对论可以近距离控制这些物体，而我们在更远的地方看到的任何差异都必须是由于黑洞周围物质的差异。
  
  这次成像比M87*困难得多，尽管人马座A*离我们更近。美国史都华天文台（Steward Observatory）暨亚历桑那大学天文系及资科所的事件视界望远镜科学家陈志均解释说：「黑洞附近的气体以几乎与光速一样快的相同速度在人马座A* 和M87* 周围移动。但是气体需要数天到数周才能绕较大的M87*运行，而在小得多的人马座A* 中，它只需几分钟即可以环绕一周。这意味着亮度和人马座A* 周围的气体模式在事件视界望远镜合作组织观察时迅速变化，情况有点像试图拍一张小狗快速追尾的清晰照片。」
  
  研究人员必须开发复杂的新工具来解释人马座A* 周围的气体运动。虽然M87* 是一个更容易、更稳定的目标，几乎所有图像看起来都一样，但人马座A* 的情况并非如此。人马座A* 黑洞的图像是团队提取的图像的平均值，最终首次揭开潜伏在我们银河系中心的巨人。
  
  通过来自世界各地80个研究所的300多名研究人员的独创性，事件视界望远镜协作组共同完成这项工作。除了开发复杂的工具来克服成像人马座A*的挑战外，该团队还严谨地工作了五年，使用超级电脑来组合和分析他们的数据，同时编译一个前所未有的模拟黑洞库以与观测结果进行比较。
  
  科学家对终于获得两个大小非常不同的黑洞的图像特别兴奋，因为得到了解它们如何比较和对比的机会。他们还开始使用新数据来测试气体如何在超大质量黑洞周围表现的理论和模型。这个过程尚未完全了解，但认为在塑造星系的形成和演化方面发挥了关键作用。
  
  台湾中央研究院天文与天体物理研究所副研究员，事件视界望远镜科学家浅田圭一说：「现在我们可以研究这两个超大质量黑洞之间的差异，以获得有关这一重要过程如何运作的有价值的新线索。我们有两个黑洞的图像，一个位于宇宙中超大质量黑洞的大端，一个位于小端。因此我们可以比以往任何时候都更进一步地测试重力在这些极端环境中的表现。」
  
  事件视界望远镜的进展仍在继续：2022年3月的一次重大观测活动包括比以往更多的望远镜。事件视界望远镜网络的持续扩展和重大的技术升级将使科学家能够在不久的将来分享更令人印象深刻的图像和黑洞电影。
  
  【图：事件视界望远镜合作组织；文：节译自美国国家射电天文台2022年5月12日新闻公布】六篇研究论刊登在2022年5月12日出版的《天体物理学快报》特辑之中。包括：
  
  First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. I. The Shadow of the Supermassive Black Hole in the Center of the Milky Way
  
  First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. II. EHT and Multiwavelength Observations, Data Processing, and Calibration
  
  First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. III. Imaging of the Galactic Center Supermassive Black Hole
  
  First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. IV. Variability, Morphology, and Black Hole Mass
  
  First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. V. Testing Astrophysical Models of the Galactic Center Black Hole
  
  First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VI. Testing the Black Hole Metric

4. 银河系中心黑洞

银河系的中心是不是黑洞呢？

5. 既然黑洞不发光，科学家又是如何发现银河系中心黑洞的？

既然黑洞不发光，科学家又是如何发现银河系中心黑洞的？

6. 既然黑洞不发光，科学家又是如何发现银河系中心黑洞的？

黑洞虽然叫“黑”洞，但是它一样发光，而且亮度超乎了我们的想象。谈及黑洞，这可是宇宙中最令人闻风丧胆的恐怖天体，堪称“巨无霸”。黑洞的质量，引力都达到了一个几乎无法估量的程度，因此没有任何物质，能够摆脱它的束缚。
即便是没有质量，用宇宙中最快速度进行飞行的“光子”，也逃不出它的魔掌。很多人朋友可能不知道，我们实际上，就有一位黑洞邻居：它就是银河系中心的巨型黑洞，科学家将其称之为“银心黑洞”。

据如今的科学研究表示，银心黑洞的质量在太阳的三百三十万倍以上，宇宙中成千上百的恒星，包括太阳，都在围绕着它进行运转。黑洞，顾名思义，一定非常“黑”了。那么，我们是怎么发现“黑洞”存在的呢？
去年，NASA传来了两张数十万光年之外的黑洞照片，看起来，也没有那么“黑”啊。开玩笑，黑洞，本来就不是黑色的；相反，它非常的明亮。拿银心黑洞来举例，它是银河系内部最庞大的“电灯泡”，亮度是太阳的五千万倍以上。

黑洞吞噬了其他星球之后，会在视界内部把它们撕成碎片吸收，随后，会转化成“霍金辐射”发射出去，所以，它才会异常的明亮。如果不是“霍金辐射”的存在的话，NASA，也不可能捕捉到距离地球那么遥远的黑洞影像。
黑洞既然发光，那叫“黑洞”岂不是名不副实了？实际上，黑洞最早出于爱因斯坦在“广义相对论”中的一个设想，被指为时间，空间弯曲带来的空洞，没人叫称呼它是“黑洞”。

最早是美国的一部科幻小说称呼它是“黑洞”，从此，大众就接收了这种说法，但是学术界从来没有采用过。

7. 银河系的中心为什么黑洞

银河系中央黑洞是赫歇尔空间天文台发现银河系中央超大质量黑洞周围存在神秘的炙热气体团，并沿着黑洞吸积轨道缓缓下降的情景。
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。

8. 银河系的中心为什么黑洞

银河系的中心是不是黑洞呢？