銀河系中心黑洞有多大?

川陀太空問答


銀河系中心黑洞不可能只有一個,而是很多個,最大的那一個質量是太陽質量的400萬倍以上。

研究小組通過對錢德拉太空望遠鏡的觀測數據研究發現在銀河系中心人馬座A*附近至少存在300多個恆星級黑洞,以及大約10000個孤立的黑洞。而這僅是猜測的部分,在銀河系中心可能擁有多達幾萬個小型黑洞。

人馬座A*可能是最大的那一個,其視界直徑達4400萬公里,差不多是從地球到火星時最近的距離了,這是一張長著4400萬公里長的傾盆大口。

黑洞是不會被看見的,所以觀測那裡空無一物,但是黑洞周邊的事物卻很詭異,比如恆星的運轉軌道,如下:

可以看出恆星在靠近中心“空無一物”的地方時,速度明顯加快,遠離時速度變慢,就證明那裡存在一個看不見的緻密天體,答案就只能是黑洞了。

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一枚遊戲科幻迷


銀河系是一個體積和質量都非常巨大的天體,直徑達到了約15萬光年,其中有著數千億恆星,但如果說其中哪個單一天體的質量最大,無疑就是銀河系中心黑洞了。

銀河系中心黑洞又被叫做人馬座A*(注意有個*號,不是人馬座A),它是位於銀河系銀心一個非常光亮及緻密的無線電波源,最早發現於1974年,這個天體大約每11分鐘自轉一圈,從一開始,天文學家們就認為它是個超大質量黑洞。曾經有多個天文學研究團隊嘗試以無線電頻譜拍攝人馬座A*的成像,發現它的直徑約為4400萬公里,如果把這個天體放在太陽系中心的話,那麼它的體積半徑將接近水星的軌道。

銀河系中心黑洞的質量約為太陽的431萬倍,你們可以這樣想象一下,就是在太陽到水星的軌道為半徑的球體中塞進了431萬個太陽,這個天體的質量該是多麼巨大?

銀河系中心黑洞是整個銀河系的統治者,它的周圍凝聚著大量的恆星,這些恆星繞著人馬座A*運轉,某些恆星最快公轉速度甚至達到5000千米/秒,相比之下,我們太陽的運行速度只有250公里/秒,這說明銀河系中心黑洞有著強大的引力,所以它的存在才有大量的恆星凝聚在銀心,而銀河系的銀心又吸引了大量的恆星,由此組成了規模龐大的銀河系。




但是迄今為止,我們仍然沒有看到可見光範圍內的這個黑洞的大小和樣貌,這是由於黑洞本身是不可見的,但是它在撕裂一些天體物質的時候釋放的能量也很巨大,發出的光芒可以讓我們預估它的大小和特性。

天文學家發現近幾年來銀河系中心黑洞的活動正在增強,至少有三臺X射線太空望遠鏡經過長期觀測發現其X射線耀斑爆發的頻率有增強的現象,之前的研究表明該黑洞每十天就會爆發一次明亮的X射線耀斑,然而2017年時X射線耀斑爆發已經變成一天一次,分析發現這種爆發式增長是因為一個被稱為"G2"的天體接近"人馬座A*"後不久發生的,這是一個國家的大量塵埃雲的恆星,它靠近黑洞時所引起的頻繁的耀斑爆發說明他正在被黑洞強大引力所吸引,很可能在不久的將來就被銀河系中心黑洞吃掉,那麼屆時銀河系中心黑洞周圍就會爆發出強光,這樣的事情通常數百上千年才會發生一次。



科普大世界


銀河系中心有黑洞基本沒有多大爭議,關鍵現在還不確定黑洞的數量。科學家保守估計也得數萬個黑洞。除了銀河系,天文學家認為質量較大的星系中心一般都有超大型黑洞。

當然,銀河系中心是黑洞的孕育地,這裡天體密度最大,也有大量可供黑洞吞噬的“食材”。


黑洞中心的超級大黑洞有時也被認為是人馬座A*。但是最新的研究發現,人馬座A*只是人馬座A裡面的一個緻密電磁輻射源,其旋轉週期大約十分鐘 ,所以有的科學家認為人馬座A*只是距離這個超級黑洞很近而已,而並不是處於這個黑洞之中,要不然也不會發射出強烈的輻射源。科學根據距離超級黑洞視界周圍的人馬座A*發出的輻射以及引力透鏡可以間接地研究這個超級黑洞,當然我們現在多了一個新的工具研究它,那就是引力波。

科學家曾大膽估計,銀河系中心的黑洞質量下限起碼是太陽質量的400萬倍,上限還不清楚。

銀河系誕生之初,中心地帶是恆星的搖籃,其中有大量的氣體星雲,伴隨著星系的旋轉,這些星雲變成了大吸積盤。

這個大吸盤的角動量基本可以帶走周圍所有的物質,於是越來越多的物質進入吸盤。在引力的作用下,吸盤中心的原子逐步克服了電子和中子簡併壓力,並形成原始黑洞。

在100億年內,這個超級黑洞一直都在吃。保守估計,目前這個超級黑洞周圍10光年存在數萬箇中型和小型黑洞。



當然,現在哥倫比亞大學的天體物理學家門發表了最新有關銀河系中心黑洞的研究,並將成果發在《自然》雜誌上。

該研究認為,銀河系中心黑洞半徑可能4000萬千米,是太陽質量的四百萬倍,距離地球兩萬六千光年。


科學認識論


施鬱

(復旦大學物理學系)

銀河系的中心有個強烈的射電源,被稱作人馬座A*。根據那裡的物質情況判斷,那裡有個超大質量黑洞,質量大概是四百多萬太陽質量。

超大質量黑洞與通常的黑洞有什麼不一樣呢?首先,雖然它們的質量巨大,但是密度卻很小, 比水的密度還小,因為衡量黑洞大小的施瓦茲半徑與質量成反比,而體積與半徑的立方成正比,所以密度反比於半徑的平方,也就是反比於質量的平方!而且,與密度一樣,物體在視界所受的潮汐力也反比於質量的平方,所以在那裡所受的潮汐力與在地球上類似。

事實上,絕大多數星系的中心都有超大質量黑洞。但是原因還不清楚。不過,如果在星系中心有個黑洞,那麼它通過吸積物質,就可以不斷地增加質量。可惜,最初作為種子的黑洞怎麼來的呢?還不清楚。 天文學家提出了若干假設,包括來自與恆星的爆炸,或者自於恆星誕生之前的氣體雲的塌縮,乃至於來自宇宙早期的原初黑洞,等等。


物理文化與施鬱世界線


在銀河系中心的超大質量黑洞被稱作人馬座A*,質量大約是太陽的430萬倍。這個黑洞的半徑大約為2200萬千米,即0.147天文單位,相當於太陽和地球平均距離的七分之一。天文學家發現人馬座A*是一個無線電源,這是由一些氣體和塵埃在落向這個黑洞的過程中被加熱所產生的。而在這個黑洞周圍,還存在一些繞行速度極高的恆星,軌道速度高達5000千米/秒,相當於光速的六十分之一,這是表明人馬座A*是一個超大質量黑洞的最有力證據。據估計,由於霍金輻射,人馬座A*會輻射出微不足道的溫度,大約為10^-14開氏度。此外,整個銀河系中的恆星並不是因為人馬座A*的引力而圍繞銀心旋轉,因為這個黑洞的質量與整個星系的質量相比微不足道。銀河系的質量中心位於銀心,這才是恆星繞銀心運動的原因,人馬座A*只是恰好位於銀心罷了。

在宇宙中,有些超大質量黑洞的質量遠大於人馬座A*,可以達到太陽質量100億倍以上。例如,在超巨橢圓星系Holmberg 15A的中心存在一個質量為太陽100億倍的超大質量黑洞。而目前已知質量最大的黑洞是TON 618,其質量達到了太陽的660億倍。

人馬座A*是一個相對寧靜的超大質量黑洞,而宇宙中還存在一些十分活躍的黑洞,它們被稱作類星體。在這些黑洞周圍,圍繞著高速旋轉的氣體和塵埃,物質的劇烈摩擦釋放出了極強的電磁輻射,足以覆蓋它所在的整個星系,使其即便在宇宙深處也能從地球上被觀測到。例如,TON 618就是一個類星體,這是一個極其明亮的類星體,亮如140萬億個太陽。


火星一號



我們銀河系數千億顆恆星之所以能乖乖的繞銀心轉,就是因為銀河系中心存在一個超大質量黑洞,這個黑洞的強大引力把銀河系所有天體牢牢抓住。

銀河系中心黑洞被稱為人馬座A*,質量是太陽質量的431萬倍,直徑是4400萬公里,距離地球26000光年,正是這樣的龐然大物產生的巨大引力才維持著我們的銀河系。

最早發現銀河系中心黑洞的是物理學家卡爾-詹斯基,當時他發現了銀河系中心的射電波,進而推斷銀河系中心存在一個超強射電源,也就是人馬座A*黑洞。


不久前科學家通過研究發現人馬座A*的旁邊還有成千上萬個小型黑洞在繞其旋轉,這些黑洞有時候會互相吞噬互相融合,再加上銀河系中心盛產恆星,所以這些黑洞並不缺少食物,也正因為此,銀河系中心的黑洞才能存在。

其實宇宙中絕大部分星系中心都有一個超大質量黑洞,因為只有超大質量黑洞的引力才能束縛星系中的千億顆恆星,但是科學家並不清楚銀河系中心的超大質量黑洞是怎麼產生的,雖然說黑洞會隨著吸收物質的增多而變大,科學家們想知道最開始的那個黑洞是如何產生進而吞噬周圍的天體的。


銀河系中心的黑洞在一定程度上維持著我們的銀河系,但是科學研究表明在我們的銀河系內還有許多看不見的暗物質和暗能量,這些物質也在束縛著我們的銀河系。


宇宙探索未解之迷


銀河系中心黑洞到底有多大?目前查到的資料是這樣的:

1丶我們人類所在銀河系,如一塊扁平的大圓盤(形狀或許類似一箇中間厚、周邊薄的大銀餅)。直徑10萬光年,厚度2萬光年。

2丶銀河系中心,叫做銀心。銀心為一個類星體,叫黑洞。天文學給它起了奇特的名字:人馬座A*黑洞,其質量相當於430萬個太陽,直徑2200萬公里,周圍有1500億顆恆星圍繞著它旋轉。

3丶由於人馬座A*黑洞威力巨大,沒辦法,我們人類所在太陽系也不得不圍繞它旋轉。

4丶其實,我真不知道銀河中心有什麼,上面寫的都是聽少數專家們說的。信不信由你。未來有新發現再說。反正人類對宇宙的認識是在不斷深化。有人告訴我,對宇宙的認識是無止境的。

5丶銀河系是總星系的組成部分,我們還可以繼續問:總星系的中心是什麼?好象查資料也查不到。

6丶那麼,宇宙大爆炸的太初奇點如今在宇宙的什麼位置?它會是宇宙的中心嗎?


趙凡丁201


銀河系中心的黑洞被稱為“人馬座A*”,它的質量大約是太陽的430萬倍,可以稱得上是一個超大質量黑洞了(但不是最大,宇宙還有比它大很多倍的黑洞)



這個黑洞離地球的距離大約2.6萬光年,但我們不用擔心哪天會被它吸走,雖然它質量看上去挺大的,但表面上的半徑只有數千萬公里,和光年是不能比較的。

並且同整個銀河系的質量(數千億倍太陽質量)相比較,這顆黑洞不算什麼,只是它的位置恰好在銀河系中心而已。


這顆黑洞的發現還要追溯到上世紀,科學家在銀心附近發現了一個強射電源,隨後進行了數十年的檢測,最終才得出了銀心附近存在一個超大質量黑洞的結論。

最後,這顆黑洞實際上並不能帶動整個銀河系轉動。前面也講了,因為它的質量只佔整個銀河系質量的一小部分。

因此銀河系內部存在著我們看不到物質,它提供了更多的引力來源,這種物質就叫做“暗物質”,但我們對它所知甚少。

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賽先生科普


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住銀河系數千億小兄弟,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!當然根據銀心黑洞質量還有根據觀測到的銀河系天體數量規模來測算中心黑洞的質量,但暗物質的存在干擾了這個數據的準確度,但現代天文學依然可以根據多方的數據最後修正的黑洞質量約為太陽的400萬倍!可能很多人對這個400萬倍太陽質量的黑洞沒啥概念.....但其史瓦希半徑約為1270萬千米,太陽的直徑只有140萬千米哦,接近太陽直徑的9倍!

但銀心方向並不只有Sgr A*一個黑洞,錢德拉X射線望遠鏡發現這些白色圈內都是X射線異常區域,據估計這裡每一個圈圈都可能是黑洞!甚至達數千個之巨!

Sgr A*附近天體的運行軌道!

距離地球最近的星系(非愛星系)M31,其中心有一個高達太陽3000萬倍的黑洞,而草帽星系的黑洞則更是高達十數億倍!而觀測到的最大的黑洞則是:

黑洞S5 0014+81,其史瓦希半徑是冥王星距離太陽的47倍,中間那個點就包含了冥王星在內的整個太陽系!!!


星辰大海路上的種花家


在回答這個問題之前,咱們先來了解一下銀河系,銀河系是一個擁有四條旋臂的棒旋星系,自內到外由銀心、銀核、銀盤、銀暈、銀冕組成,銀河系中央區域多數為老年紅色恆星,

以白矮星為主,外圍區域多為新生和年輕的恆星,利用放射性年齡測定法即核紀年法測定銀河系中的老年恆星年齡為145億歲,誤差上下20億歲,基本與宇宙138億歲年齡相當。銀河系直徑大約10萬光年,其中銀核直徑為2萬光年,



我們太陽位於其中獵戶支臂上,距銀心2.6萬光年。銀河系大約有 1000億――4000億顆恆星,還有大量的星團、星雲以及大量的星際氣體和星際塵埃,整個可觀測銀河系總質量約為2100億個太陽質量,其中全部恆星質量約為1000億個太陽質量,這是我們銀河系的基本情況。


在銀河系的中心有一個超重黑洞(人馬座A*),位於人馬座A,是銀河系最強的射電源,每11分鐘旋轉一圈。質量大約為440萬個太陽質量,體積半徑小於67億公里。所有的恆星系都圍繞銀心公轉,大家千萬不要誤會:所有的恆星並不是圍繞這個黑洞在轉,因為它雖然比太陽大得多,但比起整個銀河系而言太小了,不足以擔當中心天體的重任,只不過它恰巧處於銀心區域而已(實際上只有它鄰近的少量恆星在高速繞轉它,其中有一個名為S2的恆星軌道速度達到5000公里/秒,週期為15.2年。這是表明這個人馬座A*是個超大質量黑洞的有力證據。),而所有的恆星是圍繞銀心在轉。不過大家還要注意:整個銀河系的質量並不是集中在中心,在銀河系邊緣有大量的暗物質,理論上距中心大質量天體越遠的恆星運動速度應該越慢,可實際上人們發現銀河系邊緣恆星的運動速度比根據銀河系質量理論上計算的要大的多,於是人們猜測銀河系一定存在看不見的暗物質,且處於銀河系邊緣。理論計算銀河系總質量為10000億個太陽質量,去掉可觀測銀河系質量2100億個太陽質量,暗物質約有8000億個太陽質量。

現在可知每個星系中心都有超大質量黑洞,質量約佔星系的0.5%,咱們銀河系中心的這個黑洞質量也不算特別突出,目前已知最大的黑洞是位於北天極附近的類星體Ton618中的超級黑洞,質量為660億個太陽質量,體積半徑3840億公里。


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