太阳系的中心是太阳,那么银河系的中心是什么?

银河系的中心是人马座A*黑洞,质量约为太阳的400万倍,最初观测那里只是接收到了很强的射电信号,不过,银心的方向上有着大量的尘埃与气体的遮挡,这导致可见光波段根本到不了我们这里。

后来,随着天文观测技术的提高,红外卫星的升空以及凯克望远镜的观测,使人们透过了这些遮挡,知晓了那里应存在大质量黑洞。

(凯克望远镜,坐落在夏威夷岛上一座海拔4200米高的莫纳克亚山上)

通过对银心位置恒星运转轨道的观测,处在银心处的恒星运行速度非常之快,就拿S2这颗恒星来说,以每秒钟5000公里的速度围绕着黑洞运转。

银心位置恒星密集,是银河系最亮的地方,太阳系距离银心有2.6万光年远,处在一条不甚明显的猎户臂上,太阳系以每秒钟240公里的速度围绕着银心公转,大约2.25-2.5亿年公转一圈。

由对银河系的认知,科学家通过观测发现大型星系的中心普遍存在大质量黑洞。

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太阳是太阳系的中心。太阳的质量非常大,占到了整个太阳系总质量的99.86%,因此太阳的引力十分强大,所有属于太阳系的天体都在围绕着太阳旋转。

太阳和银河系内的其它恒星也在围着这银河系的中心旋转。银河系非常的巨大,直径大约有10万光年,恒星数量有1000亿到4000亿颗。这么数量庞大的恒星都在围绕着银河系的中心旋转。那么银河系的中心是什么呢?不管是什么,它的质量一定是非常大的。

图示:银河系

天文学家通过射电望远镜发现在银河系的中心存在着一个非常强的射电源,叫人马座A。这个强烈射电源的中心中心非常小,最大半径不超过太阳到木星的距离。科学家推测在银河系的中心可能存在着一个巨型黑洞。

现在银河系中心存在着一个巨型黑洞的证据已经被欧洲科学家找到了。它们发现在银河系得到中心的一些恒星运转的速度非常的快。其中有一颗恒星的质量比太阳大7倍,它以每秒钟5000公里的速度在围绕着银河系中心运行。而银河系中心看上去空无一物。

图示:位于银河系中心的强烈射电源人马座A

这么高的运行速度说明了什么呢?这就像在太阳系中,水星距离太阳最近,水星的运行速度是太阳系中最快的,可达每秒钟47.8公里。水星为什么转的这么快,因为它的旁边就是太阳系质量最大的天体,太阳。如果它公转速度不够快的话,就会被太阳吞噬掉。同样在银河系中心的这些恒星如果运转速度这么快,就意味着在它们轨道的中心有一颗比它们质量大很多倍的天体。能让恒星如此高速运转的有看不到的天体只能是超大质量黑洞了。

图示:巨星黑洞

科学家估计银河系中心的这颗巨型黑洞的质量是太阳的370万倍!如此巨大的黑洞可以掌控着银河系内的所有天体运转。科学家发现不光是银河系中心存在着超大质量黑洞,所有的星系中心都有一颗超大质量黑洞。科学家拍摄的第一张黑洞照片中的那个黑洞,就位于一个比银河系大出许多倍的椭圆星系中心。它能掌控质量更大的椭圆星系,那它的质量要比银河系中心的黑洞大得多。这个黑洞的质量大约是太阳的65亿倍!

图示:椭圆星系M87中心的黑洞照片

这真是令人不可思议,在银河系的中心存在着巨星黑洞。那银河系的所有天体会不会迟早有一天会坠入其中呢?

我们的银河系由上千亿颗的恒星组成,太阳也是其中一员。太阳带着整个太阳系围绕银河系中心运动,公转周期大约为2.5亿年。那么,银河系的中心究竟存在什么东西呢?

就像宇宙中的绝大多数星系一样,银河系的中心也存在一个超大质量黑洞——人马座A*,位于人马座和天蝎座的交界附近。对于黑洞而言,其强大的引力能够吸引大量的物质聚集在周围。这些聚集在一起的物质被称为吸积盘,由于摩擦作用,导致气体和尘埃的温度升高,并辐射出红外线。虽然通过光学望远镜无法直接观测到银心的超大质量黑洞,但无线电、红外线和X射线望远镜可以揭示很多关于人马座A*的信息。

人马座A*距离地球2.6万光年,其直径约为4400万公里。如果把这个超大质量黑洞放在银河系的中心,其表面(事件视界)差不多位于水星的轨道。据估计,人马座A*的质量高达太阳的400万倍。然而,人马座A*的射电发射部分更大,直径大约是地球和太阳的平均距离,而质量高达太阳的40亿倍。这个超大质量黑洞非常活跃,它不断吞噬恒星,并爆发出闪光。

不过,人马座A*并不是银河系中心唯一的天体,那里还有巨大的星团,如拱门星团、五胞胎星团和GC星团。这些星团中的恒星在X射线波段也非常明亮,因为从它们表面吹出的恒星风会与该区域其他恒星的气体发生碰撞。这些星团正猛烈地撞击着气体分子云,在X射线波段中制造出更多的弥漫发射,同时在银河系中心产生更多的大质量恒星。

太阳系的中心是太阳,那么银河系的中心是什么?

答:太阳系在银河系里,属于银河系的一部分。银河系的中心以现在的科学手段还没有测量它的仪器。等待若干年后,美国在火星上建立了空间站后再说吧。

●星系团是由无数恒星和星际物质组成的天体,如银河系和河外星系。

●在黑夜里你也许能发现一个椭圆形的薄雾斑点仙女座。 望远镜揭示光的污迹是一个螺旋星系。 这个仙女座星系是离OU最近的大星系 拥有250万光年 。

●宇宙中散布着无数的星系。星系是恒星的家族。大型星系中有数十亿颗恒星。但星系外几乎没有恒星存在。太阳属于我们自己的星系,而银河系广袤无垠。

●星系的形状和大小各不相同,有些矮人星系只有2000光年宽,而最大的巨型星系则延伸超过500.000光年。

●这张螺旋星系的图片是由哈勃太空望远镜拍摄的几张照片组合而成的。与大多数螺旋星系一样,中心区域主要有较老的、黄色的和红色的恒星,而在外层螺旋臂中,大约80%的所有星系,包括最大的和一些最小的星系,都是椭圆形的。它们是压扁的球的形状。其他的大多数是螺旋星系,臂从中心的一个凸起或恒星条向外流动。少数不属于这两个类别,因此被描述为不规则的椭圆星系包含很少的气体和尘埃。几乎没有任何新的恒星在它们里面形成。螺旋星系呈圆盘状,中间有一个突起.它们通常在圆盘中有尘埃和气体云,新恒星仍在那里诞生许多星系,也许所有较大的星系的中心都有一个巨大的黑洞。就像当一颗大恒星爆炸时形成的黑洞一样,星系中心的黑洞是如此密集,引力如此之大,以至于连光都逃不出来。它的质量可能和成千上万甚至数百万的太阳一样大-麦哲伦星云。这个不规则的小星系是一个近邻,距离地球只有17万光年。在南多拉多星座,肉眼很容易看到它。

●在一个被称为“活跃星系”的Tew星系中,活动星系→中心的黑洞→正从周围一个巨大的旋转物质盘中拖曳着完整的恒星和气体。如此之多的物质会被释放出巨大的能量。银河系的中心区域只有几光年宽,但它可以像100个普通星系一样明亮-即使它们距离银河系数十亿光年也是可见的,而星系的其他部分太微弱,无法被看到它们被称为类星体。

科学家们简称为“准恒星射电源”。他们之所以得名,是因为第一批被发现的像恒星一样,但却发射出强大的无线电波。在宇宙中可见的最遥远的物体是类星体,一个活跃星系中的黑洞发射出两个相反的粒子射流,它们以接近光速的速度运动。有些喷射机发出光,但大部分是通过射电望远镜探测到的。喷气式喷射机喷出巨大的气泡,发出无线电波。

●星系是目前天文学家利用哈勃射天望远镜研究的热门学科。人类发展探索无穷无尽的星系无限。

知足常乐2019.9.6日于上海

太阳系的中心是太阳,银河系的中心是一个大黑洞。这个黑洞的质量大概是几百万个太阳质量。

关于银河系中心的黑洞的质量,是可以通过天文观测银河系中的恒星系的公转速度导致可以推出来的,误差不会太大。几百万太阳质量的东西,不可能是中子星,也不可能是其他星体,只可能是黑洞。这个在科学上是没有什么争议。

那么,问题来了,我们能看到银河系中心的黑洞吗?

到今天来说,我们还没有看到它,但是——好消息来了,2018年我们也许就能看到这个银河系中心黑洞的真面目了。

目前,科学家们正在进行一个给银河系中心的黑洞拍照的计划——利用地球上的很多天文望远镜联合作战来对它进行拍摄,大致上主要由分布在全世界的8个天文台的亚毫米射电望远镜组成一个虚拟的望远镜网络——取名叫“视界面望远镜”来对银河系中心黑洞进行拍照。这个照片估计在明年也就是2018年拍摄完成。

这8个天文台究竟在哪里呢?答案如下:它们分别位于南极、南美洲的智利、中美洲的墨西哥、美国的亚利桑那州、美国的夏威夷、欧洲的西班牙等地方。

为什么需要调动全球的天文望远镜才可以拍摄银河系中心的黑洞呢?原因很简单,地球离银河系中心实在太远了,一般的望远镜的口径太小,根本就看不清楚银河系中心到底是个什么东西——这就好像你在北京观察杭州的一只蚂蚁,你能看清楚蚂蚁吗?当然不能。于是,科学家只能把全球的望远镜联合起来,这样相当于增加了望远镜的口径(等效于地球直径那么大)。而根据光学的瑞利公式,我们知道望远镜的口径越大,分辨率越高,我们就可以看清楚远方的银河系中心的黑洞了。

银河系的中心通常称为“银心”,那里是银河系恒星最密集的地方,位于夜幕中的人马座方向,如果具体到某一个天体上的话,那么银河系的中心应该是人马座a,距离我们大约2.6万光年。

太阳是太阳系的中心天体,木星是木星系的中心天体,地球是地月系的中心天体,太阳的质量占了太阳系可见物质的99.86%,木星也占了木星系质量的95%以上,地球也占了地月系质量的90%多,可见,位于中心的天体质量都很大。银河系的中心人马座a是一个超级黑洞,这个黑洞的质量为430万个太阳的质量,它的史瓦西半径为按2400万公里,也就是说,它是一个直径4800万公里的大黑球+可谓是个庞然大物。而且这个庞然大物无所不吃,就连光跑到它附近,都会被它拽到里面。

由于它不发光,所以我们无法看到它,那么科学家们是如何发现它的存在的呢?科学家们实际上是通过观察他附近的恒星运动,发现它的存在的,在人马座a的周围,有好多恒星都在围绕着它做高速旋转,由此推断这里有一个超级黑洞。

可能会有很多人纳闷,银河系是一个棒状螺旋星系,看上去就像是水的漩涡,很明显,整个银河系都在围绕中心的黑洞旋转,那么这个超级黑洞是如何运转整个银河系的呢? 他怎么有如此强大的力量可以转动直径超过10万光年的银河系呢?

其实单靠银河系中心超级黑洞的力量,是无法牵动整个银河系的,它的力量不可能作用到上万光年那么远,科学家认为虽然它的引力非常强大,但是作用范围仍然不会超过一百光年。它之所以能转动整个银河系,其实是它的引力影响了周围的恒星等天体,带动了周围的天体跟着做同向运动,同时它的引力波也带动了暗物质,这些天体和暗物质的运转带动了它们之外的天气和暗物质的运转,以此类推,也就带动了整个银河系的运转,造成了一个旋转运动的趋势。

这种模式实际上和我们的人类社会非常相似,通常国家首脑和普通百姓没有直接关系,然而国家首脑却可以掌控国家机构和部门,让这些机构和部门的功能运转起来,这些机构和部门带动运转下属省级单位,省级单位再带动市级单位,以此类推,那么国家首脑的的今年和明年就可以和每一个人有关联了,这样国家就能正常运转起来。

宇宙大道,社会法则,也真是有共通性啊。

银心,也就是银河系中心,距离我们约27000光年,位于人马座方向。银心的拥挤程度,相当于要在太阳和距我们4.3光年的半人马座阿尔法星之间,塞进100万颗恒星。

核星团,是银河内密度和质量最大的星团,它簇拥着“人马座A*”——一个质量达太阳400万倍的超大质量黑洞。

“人马座A*”还不是这里唯一的神秘。在浓厚的尘埃云背后,隐藏着难以计数的天体。要真正了解银河中心,天文学家必须拥有“透视眼”。比如拍摄不同波长的红外影像,然后着以不同的颜色,经过合成处理后,银心的辉煌就展现在我们的眼前了。天文学家估计,包括隐藏在尘埃内的恒星,这个星团中由于过于昏暗而无法被拍到的恒星数量大约有1000万。

每个星系中心几乎都是一个超大质量的黑洞,有数以千万计的恒星带着它们的行星围绕着这个黑洞旋转,比如我们太阳系,太阳也在带着自己的行星围绕着银河系中心旋转,旋转一周大概是2亿年。

对于银河,各民族都曾对它有过最具诗意的想象。古希腊与 罗马人把它想象成赫拉为赫拉克勒斯哺乳的乳汁;北美的切罗基人将银河称为“狗的逃跑路线”,指一条狗偷玉米后沿途留下的痕迹;新西兰毛利人把它看成巨大的独木舟;我们中国人认为它是天空的银色河流。

认识银河系

银河系是一个棒旋星系,其英文名字叫“Milky Way”一条乳白色的奶路,天文学称为银道带,最宽处达30°,最窄处只有4°~5°,平均约20°。而在这条靓丽的光路上,有两处区域你看不到第一点星光,那就是“宇宙大裂缝”与“煤袋星云”,因为巨大的分子云把这里的星光全部挡住了。

全世界最适合欣赏银河的地方是南纬30°,大家有时间可以从智利或阿根廷开始,一路经过南非,向东穿过澳大利亚珀斯和布里斯班旅游一番,顺便欣赏这世界最美的银河。这也是众多研究银河的天文学家聚集的地方。

以前天文学界普遍认为银河系直径是10万光年。但科技日报2018年8月7日报道称:中科院国家天文台8月7日宣布,郭守敬望远镜(LAMOST)圆满完成了一期光谱巡天观测。其中所得的最新观测数据显示,银河系可观测到的直径为20万光年。

如何来理解这个距离位置呢?如果把太阳系到柯伊伯带的距离看成是小拇指那么长,银河系的直径距离相当于横跨两个大西洋的距离。

银河系像一个煎鸡蛋,中间蛋黄稍微凸起,四周是扁平的圆盘。太阳系好比撒在银河系蛋黄边缘的一颗小胡椒。

而太阳围绕银河系公转一圈大约需要2.2亿年,这被称为一个“宇宙年”

神秘的银心

自20世纪90年代以来,天文学家一直通过位于莫纳克亚山的凯克望远镜观察银心的一切举动。目的就是为了探明银河系到底围绕什么在旋转。

天文学家发现了一个周围有许多恒星飞驰运行的极其明亮的无线电波源,人马座A*。然后根据这些恒星的速度以及与人马座A*之间的距离,计算出人马座A*的质量大约是430万倍太阳质量,而这些质量必须被限制在2600万公里直径的球体内,仅约19倍太阳直径。

这么大的质量要塞进这么小的空间内,唯一的答案,银心必须是一个超大质量的黑洞。所幸我们离它足够远,不会被它吞掉。

银心黑洞作为银河系中最大的黑洞,你想想过它用餐后,会是怎样一种场景吗?

费米气泡

2010年,道格拉斯·芬克拜纳等天文学家用费米空间望远镜发现了一个从银河系中心向两侧展开的伽马射线气泡结构。一个在银河圆盘上方,另一个在银河圆盘下方,各自膨胀了大约25000光年,而每个气泡所包含的气体足够制造200万个太阳。

关于它的形成,天文学家认为是银心黑洞吞噬了一个质量相当于数百倍甚至数千倍太阳质量的气体云后产生的,显然银心黑洞没有吃干净,一些物质在黑洞周围被加速后逃逸了出来。

星系中的物质落向黑洞时会开始旋转,就像马桶里冲水一样带着漩儿地被吸进去了。由于物质之间的摩擦,黑洞周围形成炙热的气体尘埃漩涡,并产生很强的磁场,会向外喷射由高能辐射和高能宇宙射线粒子组成的喷流,从而产生类似的“气泡”结构。

而且费米气泡的光滑圆润意味着,这些能量是在短时间内形成的,可能也就600万~900万年前。

所以说费米气泡可能是银心黑洞最近一次“狼吞虎咽”后打的饱嗝,而在这之后,银心黑洞一直存在“节食”的状态中。

银心黑洞是验证广义相对论的完美实验室

在银心黑洞周围飞驰的恒星所受到的引力是巨大的,至少是我们曾验证广义相对论所涉及引力的100倍。正如水星进动问题让我们发现了牛顿万有引力理论的缺陷一样,在银心黑洞周围超强引力下运动的恒星也可能揭示广义相对论的一些漏洞。如果一旦发现,这些修正都可能是引领我们发现“万物至理”的一个契机。

上面是银心附近恒星的运动路径,图片来源:Keck/UCLA Galactic Center Group

比如,广义相对论曾预言黑洞应该有一个圆形的暗影。如果它和预料的不同,则可能引发又一轮的理论变革。不过今年4月份公布的世界第一张黑洞照片,M87星系中心超大质量黑洞(M87*)的图像,实际上已经从强引力场中再次验证了广义相对论。所以至今为止,广义相对论还没出错。

上世纪90年代,荷兰拉德堡德大学射电天文学家HeinoFalcke等人首次基于广义相对论下的光线追踪程序,模拟出了银心黑洞看起来的样子。

根据模拟结果,如果黑洞后面有一个类似于吸积盘的平面光源(planar-emitting source),平面光源发出的光会受到黑洞强引力场的影响,在天空背景上形成一个名为黑洞“视边界”(apparent boundary)的圆环。

在视边界圆环以内且在视界面以外的光子,虽然能逃离黑洞,但受到黑洞引力作用,亮度会很暗。而在视边界圆环以外的光子,由于能绕着黑洞运动多圈,就能积累更多亮度。这样在视觉上,我们就会看到一个圆形的阴影,外面包围着一个明亮的光环。故此得名黑洞的“暗影”(black hole shadow)。

图片版权:D. Psaltis and A. Broderick

由于旋转效应,黑洞左侧会显得更亮。这个视边界半径与事件视界半径的关系大概是1:2.6。自旋速度的不同会使这个比值有所变化,但不大,它主要还是与黑洞质量有关。

以银心黑洞质量为430多万倍太阳质量来说,对应的史瓦西R是1300多万公里,视边界R约3300多万公里,综合它到地球的距离26000光年,“视边界”看起来的角尺寸约为0.00005角秒=50微角秒,相当于从地球上看月球上一个橘子大小的东西。

要把这么小的东西拍清楚,可真不容易。于是,科学家想出联合位于世界6个地点的8个台站,打造出了地球直径那么大口径的事件视界望远镜(Event Horizon Telescope,EHT)。

世界一张黑洞照片就是它的功劳,只是位于南极的SPT望远镜无法观测到M87*。所以参与观测M87*的望远镜实际上是7台。

观察银心黑洞的意义

现在普遍共识,银心是一个巨大的黑洞。而研究像银心这样的星系中心黑洞主要有三个用处。

第一,验证广义相对论。  

广义相对论预言了黑洞“暗影”的存在、尺寸和形状。如果观测结果与预言相符,那就验证了广义相对论;如果有所不一样,则说明有一些新的方面需要改进。  

第二,了解黑洞是如何吃东西的。

黑洞的“暗影”非常靠近黑洞吞噬物质形成的吸积盘的内侧区域,这里的信息非常重要。综合之前我关于吸积盘的外侧信息,就能更好地推导出黑洞吃东西的物理过程。   

第三,理解喷流的产生和方向。  

某些朝向黑洞下落的物质在被吞噬之前,会由于磁场的作用,沿着黑洞的转动方向被喷出去。靠近喷流产生的源头处到底发生了什么?对黑洞暗影的拍摄,有助于科学家进一步回答这一问题。

太阳是太阳系的中心,相信大家都再熟悉不过了。不过说到银河系的中心是什么,估计很多人并不知晓。

事实上,这个问题的答案知道上世纪90年代才最终揭晓。随着人类科技水平不断提高,望远镜的观测范围和清晰度也越来越高,能够清晰看到更遥远的星体。在上世纪90年代,天文学家们一直观测银河系中心附近天体的运动规律,通过长时间的观察和分析,科学家们发现,银河系中心附近的恒星运动速度特别快,甚至达到每秒数千公里,而所有天体中,只有一种天体能让周围的恒星有如此快的运动速度,这种天体就是黑洞,而银河系中心是一颗超大质量黑洞。

通过计算,天文学家们得出银河系中心黑洞相当于400万个太阳的质量,它不断吞噬这周围的气体云,而如果有恒星靠得太近,它甚至会吞噬恒星。


天文学家们还预测,不只是银河系,每个星系中心都会有一颗超大质量黑洞。科学家们相信,超大质量黑洞是星系形成的基础,它们不但具有超强的破坏力,更具有很强的创造力,在星系形成的初期,超大质量黑洞缔造了整个星系的秩序,甚至掌控着星系中的一切。

目前为止,科学家们对黑洞的研究还只是理论上的,我们还没有机会亲眼看到一颗黑洞的存在,更谈不上到达黑洞附近一看究竟了。不过即使在理论上的分析,也让我们感受到了黑洞是如此怪异,以至于我们熟知的物理定律对于黑洞来说都不再适用。可以预见的是,黑洞还隐藏着更多的让人匪夷所思的奥秘!

银河系的中心一般被称为银心,就是我们在银河系天文图中看到的偏黄色凸起的一片区域。在这片区域内存在着大量的高龄恒星,科学家认为其中心可能存在着超大质量黑洞,大约为太阳质量的400万倍。
太阳位于银河系的猎户臂距离银河中心约2.6万光年,带着整个太阳系以大约250千米/秒的速度绕银心旋转,每2.5亿年可绕银心一周。

银河系是棒旋星系,在它中心我们可以看见明亮的椭球, 从椭球两端延伸出明显的旋臂结构。天文学家在银心处发现一处强射电源,被我们命名为人马座A*,它发出强辐射,并被探测到这个射电源很小甚至小于10天文单位,但是却有着几百万倍的太阳质量,天文学家推测银心处的这个致密核就是一个超大质量黑洞。


图片来源网络侵删。

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