骑狮子的贝塔

银河系的中心是个巨大的黑洞吗？

银河系中心远不止一个黑洞，根据钱德拉硬X射线望远镜观测，银心附近存在数千个疑似黑洞的X射线源，这也许给了大家一个错觉，黑洞都是黑乎乎的，要不然就没有这响亮的名号了！但恰恰相反银心却是银河系中最明亮的地方，为什么会这样？

银河系的认识历程

其实银河系核球的认识过程就是银河系认识的过程，从赫歇尔试图以测量恒星位置来标出银河系三维形状的宏伟目标失败，到哈勃发现河外仙女星系，天文学家得以参考确认了银河系核心方向，即人马座核心区域，但即使是知道了银心也无法仔细观测，因为银道面尘埃当着了大量光线！

• X射线天文学的发展

1962年，美籍意大利天文学家卡尔多·贾科尼利用探空火箭在150千米的高度检测全天X射线波段辐射，原本打算测量月球的X射线强度，却意外的发现了天蝎座一个强X射线源，这就是全天第一个强X射线源天蝎座X-1，后来证实这是来自银心的X射线辐射。

天蝎座星图

这让银心观测开辟了另一个窗口，因为X射线的超强穿透力，使得它和γ射线一道成为高能天体物理学的重要组成部分。

1970年NASA发射了第一代X射线天文卫星：乌呼鲁卫星，在轨期间总共发现了339个X射线源，其中包括第一个疑似黑洞天体，天鹅座X-1！

1999年发射的钱德拉X射线天文台

值得一提是的是1999年发射的钱德拉X射线天文台，它重大发现之一是观测到了银河系中心超大质量黑洞Sgr A*的X射线辐射！在2013年时，Sgr A*黑洞吞噬物质爆发的X射线耀斑被完整的记录了下来！

• 银河系恒星分布的3D模型

方法很简单，就是将银河系中的所有恒星的位置都测量一遍，然后输入超级计算机，生成一个银河系3D地图。但这绝对不是人干的活，计算机技术发展以后终于解放了天文学家。

1989年的发射的伊巴谷卫星统计了银河系数百万颗恒星的详细参数，绘制了伊巴谷星表。

2013年发射的盖亚卫星目标则是统计十亿颗恒星的精确三维位置，目标是绘制银河系最详细的地图，当然盖亚成功了，而且取得的数据远超预期，未来还将有一批盖亚的数据公布。

各位能从上帝角度欣赏银河系，要感谢盖亚，它的工作得以让大家讲银河系结构尽收眼底！

银河系的核球与黑洞

核球是银河系恒星最密集的区域，也是银河系中最明亮的区域，聚集了大量的老年恒星，当然恒星型黑洞在此处的密度将远高于其他区域，因此钱德拉硬X射线发现银心附近有数千个疑似黑洞的X射线源也算正常了！

中心箭头处为银心黑洞Sgr A*，周围则是密密麻麻的银心黑洞示意图，当然这和银心上百亿颗恒星比起来，这点黑洞数量比例对银心亮度的影响实在是太小了，而且黑洞的存在，其吸积盘的从电磁波到红外以及可见光与X射线到伽玛射线，全波段都对银心增加亮度是有帮助的，而X射线则是它们穿越重重尘埃，让X射线望远镜发现的重要手段。

这是观测到在银心黑洞周围环绕公转的恒星，其实根据任何一颗恒星的数据计算出恒星的质量，再根据其环绕速度，用牛顿万有引力公式马上可以计算出黑洞的质量，大约为太阳的400万倍！

这是一个可怕的质量，但并不能HOLD住整个银河系，还有核球处大量恒星的引力，当然了解的朋友还知道有暗物质这种看不见的物质也同时在提供引力。银河系的暗物质晕均匀分布于中心到距离10万秒差距处（，远大于银河系范围，1秒差距3.26光年），暗物质总量高达8×10^11 M☉到4.5×10^12 M☉之间！

银河系暗物质晕示意图

除了无数恒星和黑洞之外，银河系还有星际气体与银道面尘埃，这些物质占了恒星总质量的10%以上！可不要小看了这些气体与尘埃，它们是银河系恒星的诞生地，只有它们的存在才显得银河系不是那么苍老！

星辰大海路上的种花家

不光银河系，大多数的星系中心都是一个超大质量的黑洞。

银河系中心的这个黑洞被称为“人马座A*”，其质量大约是太阳的430万倍，史瓦西半径约1300万公里。

整个银河系不发生崩溃就是这颗超大黑洞的功劳！

我们人类居住的太阳系，距离银河中心将近3万光年，而银河系的半径约为10万光年。

宇宙物理学

答：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，我们能在夜空中看见一条明暗相间的银河，银河中心比周围更加明亮，但是由于星际尘埃的遮挡，我们无法直接观测到银河系中心的天体。

科学家借助X射线望远镜，才能穿透星际尘埃和星际气体看到银河系中心的景象，经过几十年的追踪观察，天文学家锁定了银河系中心附近的恒星运动规律，发现这些恒星均围绕着一个看不见的天体运动，经过计算，这个天体的质量高达400万倍太阳质量，且质量集中在很小的范围内。

如此致密的天体，在宇宙中只有黑洞，而且是超大质量黑洞，现代天文观测表明，宇宙中几乎所有的星系（矮星系除外），其中心都有一个超大质量黑洞，比如仙女星系的中心黑洞高达3300万倍太阳质量，草帽星系的中心黑洞高达10亿倍太阳质量。

在银河系中心黑洞附近，恒星的分布密度非常密集，是太阳系附近的几十倍，而且还分布着数以万计的普通质量黑洞，以及个别中等质量黑洞（100~10万个太阳质量）。比如在2019年3月，日本研究人员就在银河系中心黑洞附近20光年的地方，发现一个质量3万倍太阳质量的黑洞。

理论预言，光在我们银河系中，就存在上亿颗黑洞，黑洞分布于银河系的各个角落，但是科学家要想找到它们非常困难，目前人类发现距离地球最近的黑洞是麒麟座V616，有2800光年远，大约10倍太阳质量。

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是的，银河系中心就是个超级大质量的黑洞。

在大的星系中心一般都会有黑洞的存在，本次人类首次黑洞照片公布的就是位于M87星系中心的黑洞，而这次“事件视界望远镜”拍摄的对象除了已经公布的M87星系黑洞，还有位于我们银河系中西的人马座A*大黑洞。但首次公布的照片并没有银核中心黑洞，可能经过更多的数据处理，随后才会公布。

人们是在研究银河系中心的恒星运动时发现了人马座A*大黑洞

通过对于银河中心银核附近恒星的运动，发现该区域的质量为太阳的260万倍，空间范围却小于太阳系。而且通过美国的钱德拉X射线望远镜观察到银核区域的X射线非常强烈。

天文学家认为，在银河系中心的人马座A*是个一个超级大质量的黑洞，它不断吞噬周围的天体，附近环绕的气体温度极高，螺旋式的坠入黑洞，形成明亮的吸积盘。

银核中心的大黑洞据估算是在银河系早期形成，

银盘中的恒星不断撞击合并，最后坍缩，造就了这个质量超级巨大的怪物，我们的太阳系也是在太阳的带领下绕着银核中心以220千米每秒的速度转动，太阳的轨道周期为2.4亿年，现在已经围绕银心转了20来次了。

量子实验室

这没什么好说，银河系中心就是个巨大的黑洞，质量有太阳的400万倍。银河系所有的天体都在它巨大引力的牵引下周而复始的旋转，包括太阳系。

这个黑洞是半人马座a＊，是天文学家在1974年2月发现，距离地球有2.6万光年，它旁边是人马座a东星、a西星。

人马座a东星约有25光年宽，由10万年前的超新星爆炸而来;人马座a西星是个螺旋结构，约有20倍太阳质量。

人马座A＊就是这个问题的主角。它位于银河系中心，距离地球2.6万光年，是个超级大质量黑洞，质量是太阳的400万倍，光晕半径有1.7952×10¹⁰千米（120天文单位）。从它内部喷射出的每个巨大的羽状烟雾气体有100光年之长，并且不断喷出10倍烟雾气体的伽马射线。

黑洞是不可见的，科学家能够观察到这个巨型黑洞都观测到它周围的视界引力范围辐射出的热量判断出的。因为它总是贪婪的吞噬周围的物质，这就会释放出x射线、电磁波及引力波，在它快速旋转的吸积盘内聚集的热量高达10亿度。

后来又对人马座A＊黑洞经过了16年天文观测，研究员哈德·根舍表示已有确切证据初步证明这个超级黑洞的存在。

弄潮科学

银河系中心确实有一个超大质量黑洞。

在宇宙中，质量是一个核心因素，我们知道天体的运行是因为有万有引力，而万有引力和质量有关，用爱因斯坦的看法就是，质量越大，时空的弯曲程度就越大，附近的天体会沿着测地线运动。所以，宇宙是一个质量为王的地方。

而银河系包含了1500~4000亿颗恒星，还有存在大量的星际物质，可见的总质量大概是太阳的1.5万亿倍。所以，要让这么多东西围绕着中心转，就必须得有个超大质量的天体，而黑洞恰恰就是宇宙中超大质量的存在。

所以，科学家猜测，大部分星系的中心应该都存在着一个黑洞，当然也包括我们所在的银河系。这次拍到的黑洞照片就是M87星系的中心黑洞。而拍摄黑洞的团队其实也对银河系中心黑洞进行了拍摄，但是因为效果不好没有发布。

其实，早在1974年，科学家就间接发现了银河系中心黑洞：人马座A*。并估算出它的质量大概是431 ± 38万，或者410 ± 60万太阳质量。这个黑洞很有可能是我们最近的黑洞。

钟铭聊科学

现代天文学家认为绝大部分星系中心都有一个超大质量黑洞，比如银河系中心430万倍太阳质量的黑洞人马座A*，再比如今年4月10日晚9点全球同步放出的5500万光年外M87星系中心65亿倍太阳质量黑洞

从德国天文学家卡尔.史瓦西从理论上证明黑洞开始，到物理学家根据恒星演化模型确认黑洞的诞生机制，再到发现距离地球最近的麒麟座v616黑洞。天文学家在这个过程中掌握了两种寻找黑洞的办法，第一是观察恒星公转轨道是否异常，二是采用射电望远镜或者x射线望远镜观测黑洞释放的电磁信号。

然而这两种办法却并不太适用于观测银河系中心，因为地球所处的位置恰好在银道面内，所以天文学家很难用望远镜洞穿厚重的星际尘埃直接窥视银河系中心。

最终打破观测僵局的还是射电望远镜与X射线望远镜，天文学家用这些设备记录了自1995年到2009年间银河系中心恒星的运动轨迹，结果发现所有恒星都在绕一个“看不见”的引力源公转。

用万有引力定律结合这些恒星的质量与公转速度可以计算出这个“看不见”的引力源质量在太阳的430万倍左右，如此一来“银河系中心存在黑洞”便得到了最终证实。

不过目前天文学界还不清楚这个被称为“人马座A*”的诞生历史，因为430万倍太阳质量的黑洞不太可能由恒星坍塌而来。它更像是一群大质量黑洞旋进融合后的产物，而银河系中心区域密集的球状星团以及众多老年恒星的存在也多多少少验证了这个猜想。

254万光年外的仙女座星系中心，存在一个3300万倍太阳质量的巨型黑洞。

所以说从数据上来看，银河系中心的人马座A*并不是很大

宇宙观察记录

确实是这样的，银河系中心有超大质量黑洞，而且不止银河系的中心，其他大部分星系中心都有一个超大质量黑洞，它的名字是SGR A*。

M87中心黑洞拍摄图

Sgr A*的发现归功于两位天文学家，BruceBalick和RobertL.Brown，他们在1974年发表了一篇论文，描述了位于银河系中心的一个明亮的射电源。 天文学家们已经知道有很多无线电波来自银河系中心附近。卡尔·詹斯基是贝尔电话实验室的一名物理学家，当他在上世纪30年代初偶然发现这个发现时，他正试图找出电话公司可能不得不处理的静电源。

詹斯基想进一步调查一下为什么无线电波来自星际空间，但是贝尔实验室对此并不感兴趣，而且几年来没有人跟进这一发现。 尽管无线电源是在1974年被发现的，但SGR A*这个名字直到1982年才出现。天文学家们提出了另外几个名字，比如GCCRS，这个名字有无线电源头的意思，但它们没有被接受。

布朗提出了Sgr A*的名字，星号符号被用于原子物理学中，指处于高能状态的原子，描述银河系中心黑洞这个符号是不可缺少的，布朗认为这将是一个很好的类比。我们银河系中心黑洞大约有4400万千米的直径，距离我们25000光年左右，太阳系每2亿年左右就会绕中心一圈，而黑洞本身每11分钟就会自旋一圈。

这张图包含来自钱德拉和哈勃太空望远镜的红色和黄色红外辐射。这些新发现是钱德拉有史以来最大的观察计划之一。在2012年，钱德拉收集了价值约5周的观测数据，捕捉到了前所未有的X射线图像，以及围绕Sgr A*旋转的数百万气体的能量特征。

宇宙与科学

应该是的，但是这次发布的不是银河系中心的照片，而是M87。

这次首发的黑洞照片是一个叫做“时间视界望远镜”的项目，这个项目由全球很多国家的科学家和科研机构一起搞。他们的观测目标主要是俩，一个是我们银河系的中心，也就是半人马座A*（读作半人马座A星，带星的表示中间那个东西，不带星的表示半人马座A）。另一个就是M87的中心。而这个照片，就是M87的中心。

在很久很久之前，我们就通过已知的物理定律，推算出来了在星系的中心可能是一个黑洞。这主要是通过计算天体的质量达到多大时，引力就可以克服中子简并压力，这时就没有什么力量可以阻止这个天体进一步坍缩了，它就会变成一个黑洞。

我们观测遥远的星系，可以根据恒星的光谱来判断这个恒星的质量大小。因为恒星发出的光，和它的质量有关系。大家可以想象成越大的烟花会爆炸的越亮，成分不同的烟花，会显现出不同的颜色，恒星也是如此。通过这些天体的运动方式，我们就可以计算出他们之间的质量关系，从而得到这个星系中心的大概质量。如果这个质量远远大于3.2倍太阳质量，那就都有可能最终坍缩成一个黑洞。

而这次的目标，也就是M87，它的质量可以提前计算出来是65亿倍的太阳质量。那这肯定是个黑洞没跑了，否则之前的理论就有问题了。

所以在他们放出这个照片之前，我们是根据已知的物理定律和数学计算出来的，这个M87中心的大质量的天体，就应该是黑洞。这次照到照片之后，我们又可以确定之前的理论没有问题，黑洞是真实存在的。

没什么问题的话今后还会放出银河系中心黑洞的照片，科学家们最喜欢的就是观测结果符合理论值，就好像强迫症患者一样。

蛋科夫斯基

在宽阔的电磁频谱中可见光波段不过是冰山一角而已，而类想要看见可见光之外的波段需要射电望远镜或者X射线望远镜才行

对银河系中心的正确认识最早始于1916年，因为爱因斯坦的广义相对论就是在这一年正式发表的，与他同为德国人的天文学家卡尔.史瓦西从广义相对论的引力场方程入手，得到了第一个关于黑洞的精确解——“史瓦西解”

史瓦西解表明如果时空中的物质密度达到一定程度，那么它自身的引力就会强大到压碎自身的原子甚至原子核以及夸克（虽然那时候还没发现夸克），而后该物质所在的时空就会严重扭曲最终成为一个连光都无法逃逸的“黑洞”

上个世纪下半叶，从发现麒麟座V616黑洞开始，形形色色质量各不相同的黑洞开始陆续被发现。天文学家更是利用黑洞会释放强烈X射线的特性建造了X射线望远镜，而且还利用该望远镜洞穿了厚重的星际尘埃接收到了银河系中心一个名为“人马座A*”的超强射电源。

通过后来对该射电源的分析，天文学家初步断定它是一颗430万倍太阳质量的超级黑洞，随后天文学家又在其他星系中心也发现了超级黑洞，在如今的天文学界“星系中心普遍存在超大质量黑洞”已经成为了共识。

然后稍微有一点物理学知识的的人都明白仅凭人马座A*的430万倍太阳质量是无法“统御”银河系数千亿颗恒星的。而事实上银河系数千颗恒星之所以不分崩离析，除了人马座A*外还有银核区域大量球状星团和小型黑洞在起作用，这些天体系统与人马座A*提构成了一个强大的引力聚合体。

關鍵字: X射线 科学 银河系