爱读书 探索 在星系中心有超大质量黑洞存在的重要证据

在星系中心有超大质量黑洞存在的重要证据

著者:黄媂 /黄姤

「银河系」里面最神秘的部分,也就是银河系的中心,银河系的中心称为叫「银心」,它是在人马座的方向,在银河系的中心区域有一个“隆起的结构”,这个结构是一大小约为6×4kpc的「核球」,这说明这片区域恒星的分布得十分密集,密度是银河系平均恒星密度的10万倍。但是在传统上,科学家去研究银河系的时候,是从光学波段入手的,只不过在光学波段研究银河系遇到了很大的障碍,这种障碍就是——「星际消光」。

在星系中心有超大质量黑洞存在的重要证据-爱读书

图解: 图解:光学波段的银河系图像图解: 图解:光学波段的银河系图像

「人马座A信号」射电源

由于在银河系的银盘,尤其是在「银心」的方向,有大量的星际气体的吸收,所以来自于银河系中心的区域的天体,它们产生的辐射绝大部分都被吸收了,所以很难去探测到在银河系中心到底是由什么样的天体来组成的,以及它们是怎么样形成「核球」结构的。后来发展了红外和射电的技术来观测银河系中心,这是因为由于中心区域的恒星的波长比较长啊,所以它们受到星际消光的影响比较小,因此从红外和射电波段观测是研究银河系的一个主要的一个途径。

在星系中心有超大质量黑洞存在的重要证据-爱读书

图解:银河系结构示意图

在银河系中心以及一个小的区域里面的红外辐射,而在红外辐射的观测里面,可以比较清晰地看到单个的恒星,恒星已经可以分辨出来了,并且可以通过恒星的数量和它们的位置可以度量它们的密度、温度和恒星的类型,以及它们在「银心」区域的分布。

在星系中心有超大质量黑洞存在的重要证据-爱读书

如果切换到射电波段再去看银河系的话,而在「银心」的区域是一个非常复杂的射电辐射区域,存在着多个射电源,而其中最明亮的个射电源,就是来自于银河系「银心」的辐射,称为「人马座A信号」。除了「人马座A信号」之外,还有很多个气体状的射电源,比如「超新星遗迹」,所以说在射电波段「银心」区域是一个很强的射电源的集合。而从中心这个区域除了明亮的射电辐射源之外,在「银心」的上面还延展出了条形的或者是弧形的结构,也就是「人马座A信号」延展出来的射电弧,这个尺度的大小是几十光年到上百光年那么长,而这个弧状的结构,实际上反映了气体在磁场的背景分布以及它们所产生的辐射。

在星系中心有超大质量黑洞存在的重要证据-爱读书

图解:「人马座A信号」延展出来的射电弧

「人马座A信号」最中心的那个区域,有一个小小的旋涡结构,这个旋涡结构跟银河系银盘里面的旋涡结构是不一样的,在尺度上那么有非常大的差别,但是它们都反映了气体在运动的过程里面所产生的类似于悬臂图样,所以在一定程度上反映了银河系中心的气体在运动的特征。


星系中心有超大质量黑洞存在的重要证据

利用射电甚长基线干涉的技术,可以把银河系中心「人马座A信号」的大小确定到一个天文单位,在银河系中心附近这些恒星的运动就反映了在这个区域里面所包含的引力强弱,或者说引力质量的大小,而在射电甚长基线干涉技术所得到的图像展示了,在「银心」区域的恒星在不同的时间位置的变化,根据这些位置的变化,利用「开普勒定律」就可以去计算有多大的引力可以使得恒星产生这样的运动,换句话说就可以去测量在这个轨道范围之内有多少质量在那里。

在星系中心有超大质量黑洞存在的重要证据-爱读书

图解:「银心」区域的恒星在不同的时间位置的变化

根据「人马座A」周围的恒星运动轨迹计算,在45个天文单位的空间内所包含的引力质量,大约有400万个太阳质量的恒星才能够产生使得这些恒星进行椭圆轨道运动所需要的引力。银河系中心的射电源距离太阳的距离和在这个区域所包含的引力质量,它对应着最可能的范围就大约在400万个太阳质量,在这么小的一个空间范围里面(几乎是太阳系大小)包含了几百万个太阳质量的物质,而这样的物质显然不是我们正常的物质所能够提供的,而最可能的表现方式就是以黑洞的形式存在的

在星系中心有超大质量黑洞存在的重要证据-爱读书

所以通过对银心附近恒星运动来测定它的引力测量,从而确定在这个区域到底包含了什么样的天体,这是目前确定在星系中心有超大质量黑洞存在的重要证据,而这个证据也在其他的星系里面也得到了证实,所以在银河系的中心存在着一个巨型的黑洞。

本文来自网络,不代表爱读书立场,转载请注明出处。本站尊重版权,如果侵犯您的权益,请通知管理员立即删除。https://www.dushu263.com/406289.html
联系我们

联系我们

0371-68342113

在线咨询: QQ交谈

邮箱: 200768998@qq.com

工作时间:周一至周五,9:00-17:30,节假日休息

关注微信
微信扫一扫关注我们

微信扫一扫关注我们

关注微博
返回顶部