天文学家猜测什么是银河系的中心(这是对银河系中心的研究)

天文学家猜测什么是银河系的中心(这是对银河系中心的研究)(1)

这个画面,拍摄的是银河系中心的情形。这是恒星围绕银心黑洞运行时的画面。

在2021年12月,天文学家又公布了一组全新的画面:

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在银心附近的恒星中,他们观测到了其中两颗:S29和s55,近距离经过黑洞时的画面。

大家好啊,我是腾宝,这期我们就来谈谈,银河系的中心。

通过这期的介绍,大家也可知道,银心黑洞是怎样被推测的。

银核概念

银河系呢,天文学家将其分为了三个结构来研究。

银盘核球以及银晕

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银河系结构示意

从这个模拟我们可以看到,核球是一个具有扁球状,十分明亮的结构。它之所以这样,是因为,银河系大部分的恒星,都是集中在这里而形成的。

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大量的恒星聚集在中心,形成一个凸起的结构

在这个恒星聚集的核球中,距银心大概40秒差距的空间区域,是恒星最为密集的区域,这个区域,便是黑洞所在的地方,银核!

银核区域的恒星密度,可达1立方秒差距(1秒差距就是3.26光年),1000万颗之多。那做为一个对比,我们所在太阳系的附近,其恒星密度,也就差不多1秒差距0.2颗。

所以想一想,1立方秒差距,1000万颗,这是多么壮观的一个恒星数量。

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银核画面

所以这里哈(银核),是银河系内最为繁华的地带。

但这个繁华地带,我们用可见光是无法观测的,因为银盘中有很多的气体和尘埃,它们就像一堵墙那样,阻挡了可见光的传播。

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银河系尘埃盘

所以现在我们对银心的研究,基本都是基于那些具有穿透力的望远镜来窥视,像红外,以及射电望远镜。

而银心黑洞的最初发现,就是因射电望远镜的观测,其发现史可追溯至1931年。

银核中心--射电源

在1931年8月,一个名为卡尔、古特的物理学家,是通过一个简陋的射电望远镜,首次探测到:在银河系的中心,有一个强烈的射电源。

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卡尔、古特

这个射电源,最后是于1982年呢,被天文学家标记为了人马座A*。

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人马座A*射电源

而之后,便是通过探测这个射电源附近的恒星群,才一步步推测出,这个射电源,是一颗巨大的黑洞。

银核中心--S恒星群

在人马座A*射电源的附近,有一群被标记为S的恒星群。

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S恒星群,黄色十字为人马座A*位置

这些恒星时不时的,就会从人马座A*的旁边掠过。

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恒星经过人马座A*演示

那么通过这个画面,我们可以看到哈,其在掠过人马座A*时,这些恒星的速度都明显的增加。

根据最简单的物理规则我们便知:人马座A*,可能是具有很大的质量。所以当恒星经过它附近时,都要保持极大的速度,才能维持,轨道的稳定。

所以,通过探测这些恒星经过它时的轨道参数,天文学家便能计算出,这个射电源的具体质量。

进而推测,它可能是个什么。

S恒星群测量

在这些S恒星群中,天文学家观测最多的,是一个被称为S2的恒星。

这个恒星是一颗比太阳大约10倍的蓝巨星,它大约每16年,就会绕人马座A*旋转一周。

2018年,是观测它距人马座A*最近的一次,当时它距人马座A*只有大约120个天文单位。在那个距离时,它绕人马座A *的速度,已经达到了惊人的7650公里每秒,几乎是光速的3%。

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S2恒星演示

而这,还不是最快。

目前已知最接近人马座A*的一颗恒星是S4714,它距人马座A*最近时,只有12.6个天文单位,这几乎与土星到太阳的距离一样,而它在这时的速度,更是达到了23928公里每秒,约8%的光速。

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S4714轨道

在2021年12月,天文学家又测算了S29和S55这两颗恒星

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S29是在2021年5月时接近人马座A*,当时它大概是在87个天文单位的距离,比S2略近,其速度,约是8740公里每秒。

S55相对来说,则距离人马座A*捎远,大概是246个天文单位,速度约为光速的1.7%。

对人马座A*的推测

所以,通过这些S恒星群的仔细观测,天文学家最终确定,人马座A*的质量,大概是在429.7万个太阳质量。

这和之前观测的人马座A*的直径结合起来,目前唯一的解释,便是黑洞。

在2008年时,天文学家就曾测量出,人马座A*的直径,大概是4400万公里

想一想,地球到太阳的距离,都有1.5亿公里呢,所以,一个体积还没有水星到太阳这么大的天体,其质量就已达430万个太阳质量,可想它有多么的致密。

而这在我们已知的范围内,也只有像黑洞这样致密的天体,才可以解释这样的现象。

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所以现在我们基本可以断定,人马座A*就是一颗超大质量黑洞。

但前面所说的人马座A*的直径4400万公里,可不是黑洞的直径哈

它指的是人马座A*这个射电源的直径,人马座A*这个射电源,其实包含着黑洞周围的吸积盘,所以它的直径要比黑洞本身大。

银心黑洞的尺寸,天文学家是估测,其史瓦西半径,大概是0.082个天文单位,也就是约为1200万公里。

好了,那这个就是本期的全部内容了。

我是腾宝,一个热爱天文的科普创作者,还希望大家多多关注与支持

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