众所周知,大多数星系的中心都有一个超大质量的黑洞。在电影《星际穿越》中,我们从银幕上看到的黑洞是这样的:
你可能会说,电影里的黑洞都是特效,都是假的。但是别忘了,这部电影的制造人与多位天文学家协作,对黑洞中止了最精确的想象,做出了最精确的黑洞模型,这个模型最终在2019年4月得到了证明。 早在2017年,《星际穿越》上映三年后,科学家们运用事情视界望远镜(Event Horizon Telescope)拍摄了距离地球5500万光年外的M87*黑洞,经过5个夜晚的观测,产生了4PB的数据,经过两年的计算,最终在2019年发布了最真实的黑洞照片。 天文学家们为什么知道银河系的中心是一个超大质量的黑洞?由于他们在银河系中心左近探测到恒星的奇特运动。自1995年以来,天文学家跟踪了90颗盘绕着“看不见的物体”运转的恒星的运动,这些物体被命名为人马座A*。 最终,天文学家们证明,人马座A*是一个位于银河系中心的超大质量黑洞。经过将这90颗恒星的运动与开普勒定律相匹配,天文学家估量人马座A*的质量约为360万到431万太阳质量。人马座A*的直径约为4400万公里。
那么问题来了,黑洞的引力十分庞大,连光都没法从里面逃离,既然银河系中心是个超大黑洞,那为什么银河系中心看起来比较亮呢?实践上黑洞由几个部分组成,通常我们能够察看到的一个部分是黑洞的事情视界,在事情视界之外,光还能向外传播。但是在事情视界以内,光是没法逃离的,因而这一部分我们是无论如何都看不到的。 在事情视界之外,黑洞的一个更外层的区域,叫做黑洞的吸积盘。吸积盘是物质被黑洞引力以难以置信的速度吸收或捕获的中央,就像水在漩涡中旋转一样。由于旋转的速度十分快,并且引力十分庞大,那些被吸收到此处的物质会被加热,因而吸积盘也会发出辐射,如X射线辐射,这是使黑洞得以观测的要素之一,即便黑洞背景是无法被察看到的。
简单举例来说就像一个隐形人,他的身体是能够隐形的,但他穿的衣服不能够隐形,因而我们还能够经过他的衣服来判别他的位置和大约的体型。 在超大质量黑洞(如人马座A*)中,这个吸积盘比黑洞自身宽得多,当我们从难以置信的悠远的距离看到黑洞时,这个吸积盘产生的光,以及盘绕黑洞旋转的物质的汇合,会掩盖住黑洞自身。这就是为什么大多数星系的中心是个超大质量黑洞,但它们的中心却看起来最明亮的缘由了。
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