2022年，我们银河系的中心黑洞长什么样？科学家给出答案

　　天文学家早就知道，我们银河系的中心银河系包含一个黑洞，但直到2022年，都没有直接证据证明这一点。多亏了事件视界望远镜，情况不再如此，世界现在有了使用无线电波看到的银河系黑洞的视觉证据。虽然这张看起来模糊的图像乍一看似乎平淡无奇，但真正令人叹为观止的不仅是这张照片所显示的真实情况，还有为获得它所付出的巨大努力。
　　银河系的中心黑洞被称为人马座A（发音为A星）。难以想象的密度，黑洞施加如此极端的重力，使时空结构如此扭曲，以至于日常物理学受到考验。这使得学习一个非常令人兴奋的机会。如此之多，全球范围内的研究人员一直在努力深入研究射手座A，其中包括在80个研究机构工作的300多名科学家。
　　继2020年诺贝尔物理学奖之后，射手座A的图像是一项非凡的突破。这部分授予了两位资深的黑洞猎人ReinhardGenzel和AndreaGhez。正如Space。com解释的那样，他们的研究最终发现，我们银河系的黑心是如此密集，以至于它只能是一个黑洞。银河系的超大质量心脏
　　超大质量黑洞是奇怪的野兽。正如ESO信息页面所解释的，射手座A包含超过四百万个太阳的质量。尽管它如此巨大，但它的物理尺寸却出乎意料地小。ESO的新闻图片说明了这一点，展示了射手座A是如何小到可以舒适地放入我们太阳系中的水星轨道内的。这是一个荒谬的物质数量，装在这么小的体积里。结果是异常强大的引力场使黑洞对科学家如此着迷。
　　坐落在银河系的银河系核心深处，这个小尺寸使人马座A如此难以观察，但距离也使事情变得复杂。正如ESO新闻稿所指出的，银河系的中心距离地球27，000光年。换句话说，天文学家用来观察黑洞的无线电波已经在太空中传播了数千年。新图像显示了我们银河系黑洞的样子，当人们还生活在已知最古老的永久人类住区时（通过澳大利亚博物馆）。
　　值得注意的是，在某些方面，人马座A看起来与天文学家预期的非常相似。正如理论物理学家MariafeliciadeLaurentis在ESO新闻发布会上指出的那样，它的大小与预测非常吻合，在广义相对论预测的大小的10以内。阿尔伯特爱因斯坦的理论，看起来，和以往一样准确。隐藏的龙
　　除了令人惊讶的小尺寸外，看到射手座A的一大挑战是它所在的位置。简而言之，有很多星系挡住了视线。正如阿拉巴马大学所解释的那样，银河系中心是天空中最繁忙的部分之一，那里繁星密布，到处都是巨大的星际尘埃云。被称为尘埃带，它们的密度足以在繁星点点的夜空中出现黑色斑块，阻挡星光。
　　银河系核心本身散布着更密集的星际云和超新星漂流残骸的复杂集合。国家射电天文台的一张图像显示了该地区的地图，该地图是使用射电天文学透视银河系的所有气体和尘埃而拍摄的。正如《天文学与天体物理学》杂志上的一篇论文所讨论的，这些尘土飞扬的大片区域中的一些足够密集，可以形成一系列复杂的分子，比如庞大的人马座B2云。但正是位于银河系中心的云，人马座A，隐藏了超大质量黑洞。
　　环绕射手座A本身的是一个直径为光年的物质圆盘。正如Space。com解释的那样，这被称为吸积盘，由被黑洞引力扫过的所有东西组成。聚集的气体和尘埃与任何离得太近的不幸恒星撕裂的物质结合在一起。这个吸积盘因摩擦而灼热，缓慢地向射手座A滴注，同时引发X射线闪光。寻找怪物
　　正如Space。com所指出的，黑洞最初是由爱因斯坦现在著名的广义相对论预测的，该理论发表于1915年。在接下来的一个世纪里，天文学家将继续发现一些信息碎片，这些信息逐渐证明了黑洞确实存在。最早的发现之一是一位名叫卡尔扬斯基的天文学家。正如阿马天文台和天文馆所解释的，扬斯基被普遍称为射电天文学之父，开创了事件视界望远镜使用的技术。也是扬斯基首先发现了来自银河系核心的无线电发射迹象。
　　几十年后，人马座A的实际发现出现了。2002年银河中心研讨会论文集的一篇会议论文解释说，1974年，天文学家布鲁斯巴利克和罗伯特布朗是第一个观察到它的人，他们使用著名的绿岸射电天文台将其记录为紧凑型射电源。后来，在1982年，布朗创造了人马座A这个名字。
　　在天文学家可以直接观察到它之前，研究的重点是观察黑洞强大的引力效应，因为它被附近的恒星环绕。正如芝加哥洛约拉大学的物理学家RobertMcNees所解释的那样，天文学家花了几十年的时间观察这些恒星的轨道，以追踪它们围绕人马座A的路径。像弹珠一样流星
　　射手座A施加的引力异常强大。如此强大，它可以将比太阳大得多的恒星加速到惊人的速度。天文学与天体物理学中的一篇论文讨论了一颗这样的大质量恒星，仅称为S2。它被锁定在人马座A周围令人不舒服的近距离轨道上，每16年完成一个完整的轨道，达到每秒7，650公里的令人眼花缭乱的速度。根据WolframAlpha的说法，这是每小时1700万英里，大约是光速的2。5！
　　然而，S2甚至不是围绕人马座A运行的最快恒星。2020年，天文学家发现了另一颗名为S4714的恒星，因为它打破了有史以来最快恒星的记录。由于重力，任何离黑洞足够近的物体都会获得强大的速度提升，Space。com讲述了S4714如何被加速到光速8的故事。
　　以如此惊人的速度，人马座A甚至可以将恒星直接抛出银河系。天文学家偶尔会看到这些不幸的恒星在它们注定要走向银河系空间的巨大空洞的路上，它们被银河系中最大质量的单个物体的引力弹弓弹射出来。天体物理学杂志上的一篇论文讨论了其中一个，它以每秒853公里的速度行进比银河系的逃逸速度快得多。凝视着我们
　　也许天文学家了解到的关于人马座A的最令人惊讶的事情是它似乎指向了我们的方向。正如天体物理学家克里斯蒂安弗洛姆（ChristianM。Fromm）在ESO新闻发布会上解释的那样，天文学家已正式确认人马座A正在绕轴旋转，与恒星和行星的旋转方式大致相同。正如弗洛姆所说，它似乎是正面看到的，这意味着旋转轴大致指向我们所在的银河系。
　　人马座A的旋转方向与银河系其他部分的旋转方向不同，这似乎有点令人困惑，但事实证明这并不像听起来那么奇怪。理论高能天体物理学教授SeraMarkoff在公开问答环节详细阐述了这一点。黑洞的旋转轴在很长一段时间内实际上是非常随机的。在超大质量黑洞的历史中，它可能会遇到其他物体，稳定地进食并成长到它的巨大尺寸。它的旋转方式可以改变，因为它从附近的恒星中窃取物质，或者更戏剧性的是，如果它与其他黑洞碰撞。这些事件释放出巨大的能量（通过国家地理），足以移动像人马座A这样的黑洞的轴。拥有如此悠久的历史，它有足够的时间来让这些事件改变其轴点的方式。饥饿的巨人
　　许多人对黑洞的印象就像浴缸的塞孔一样，会吸入周围的一切。但实际上，黑洞并没有那么贪婪。事实上，射手座A似乎几乎不吃任何东西。在ESO新闻发布会上，天体物理学家SaraIssaoun将其描述为人类每百万年只吃一粒米。看起来，我们银河系的黑洞有着非常克制的饮食习惯。
　　也就是说，射手座A仍然会吞噬任何触手可及的东西。当它发生时，天文学家会注意到。正如《卫报》报道的那样，在2019年，当它以前所未有的速度大吃大喝时，突然出现了一连串的活动。最可能的原因是一颗不幸的恒星离得太近了。一颗名为S02的恒星当时非常靠近人马座A的嘴，它可能已经因黑洞的引力而失去了大量的气体。像这样的轻量级零食可能是射手座A的大部分饮食。
　　正如理论天体物理学家SeraMarkoff在ESO公开问答环节中指出的那样，黑洞似乎是被几颗不幸靠近的流浪恒星滴灌下来的。然而，他们的不幸正是让射手座A被看到的原因。正如天体物理学家ChristianM。Fromm在ESO新闻发布会上指出的那样，射电望远镜可以看到落入黑洞的物质的光芒。暴力过去的回响
　　射手座A暂时可能相当平静，但有迹象表明它并不总是那么矜持。在ESO公开问答环节，理论天体物理学家ZiriYounsi指出了我们银河系历史上过去发生的灾难性事件的证据。在银河系圆盘的上方和下方延伸的是两个巨大的热气体斑块，称为费米气泡。
　　正如Space。com解释的那样，费米气泡是2010年由美国宇航局的费米太空望远镜首次发现的。费米气泡从银河系核心向外延伸25，000光年，释放出大量的伽马辐射。没有人完全确定它们是什么或它们来自哪里。一个可能的起源是，它们是射手座A吃了猛犸象大餐并在此过程中喷出巨大能量的最终结果。
　　正如费米望远镜网站所指出的，其他星系中包含的超大质量黑洞吞噬大量物质，导致它们发出巨大的高能物质射流并不少见。有可能在过去的某个时候，人马座A也做过同样的事情，将热物质柱射入星际空间。如果是这样，费米气泡可能是来自星系大小的枪的挥之不去的烟雾。目前，没有办法知道。超大但体积小
　　人马座A对于超大质量黑洞来说非常小。事实上，与潜伏在其他星系中心的一些黑洞相比，它就像一只小猫。迄今为止，事件视界望远镜只拍摄了一个名为M87的超大质量黑洞的图像，正如麻省理工学院的新闻稿所解释的那样，M87是1，500倍，质量为65亿个太阳。正如此处显示的ESO新闻图片所示，虽然人马座A可以舒适地进入水星轨道，但M87可以轻松吞下我们整个太阳系中的每颗行星作为小吃。
　　甚至M87也远非同类中最大的。到目前为止，正如《天文学》杂志所解释的，该记录由遥远星系团中的一个超大质量黑洞保持，该黑洞被称为Abell85。这个黑洞非常巨大，重量为400亿太阳质量。它大致相当于太阳系的大小，但包含的质量相当于银河系中三分之二的恒星。
　　像这样的真正泰坦很少见，但它们确实突出了人马座A的真实性，只有400万个太阳质量。凭借其温顺的举止，我们银河系的黑洞似乎不太可能很快增长到如此庞大的比例。正如美国宇航局新闻专题所解释的那样，射手座A大部分时间都处于休眠状态。目前，它只是偶尔醒来吃一顿便餐，尽管它在过去可能更加活跃。在黑暗中燃烧
　　虽然射手座A可能不会主动以任何东西为食，但它偶尔会发出耀眼的耀斑。正如美国宇航局新闻稿所解释的那样，这些都是高能爆发，发出明亮的X射线。其中一些耀斑可能比黑洞通常的安静状态亮数百倍。天体物理学家RomanGold和SeraMarkoff在ESO公开问答中讨论了这一点，解释了这些耀斑是如何随着物质团块落入黑洞并似乎来自黑洞事件视界的最边缘而发生的任何坠落的东西都没有回头路。由此产生的闪烁和耀斑对试图模拟和观察人马座A的天文学家构成了相当大的挑战，而这是在黑洞始终显示的持续冒泡可变性之上。
　　ESO的新闻稿详细说明，并指出这些耀斑很可能是黑洞周围磁场中捕获的过热气体的结果。射手座A远非沉默和静止，而是看似充满活力和不断变化的野兽。在同一个ESO问答环节中，射电天文学家RoccoLico提到，所有这些都使得射手座A难以捕捉到图像，因为即使在被观看时它也在不断地移动和变化。地球之眼
　　只有借助事件视界望远镜才能拍摄超大质量黑洞的照片，这本身就是一项了不起的成就。该望远镜是全球合作的成果，目前涉及全球11个不同的天文台。正如射电天文学家ThomasR。Krichbaum在ESO新闻发布会上解释的那样，它们使用一种称为超长基线干涉测量的技术联系在一起。简单地说，这允许几个不同的天文台作为一个超级望远镜一起工作。事件视界望远镜的不同部分在远至南极洲、格陵兰岛和夏威夷的地方，它实际上变成了一个与地球本身一样大的望远镜。它如此之大，具有非凡的分辨率，具有如此敏锐的视野，据报道它能够在月球表面发现一个甜甜圈。
　　使用原子钟仔细同步，可以在同一时间在地球上记录数据。然而，挑战并不止于此。正如莱顿天文台的VioletteImpellizzeri在ESO公开问答中所解释的那样，每次录音都会收集大量数据，因此尝试通过互联网发送是不切实际的。即使其中一个天文台位于南极，通过邮件实际发送数据实际上更快。看着越来越近
　　事件视界望远镜拍摄的人马座A图像具有开创性，但它们仍然只是对我们银河系最有趣的位置之一的诱人一瞥。关于它还有很多东西需要了解，天文学家已经渴望继续寻找。SeraMarkoff教授在ESOQA中解释说，关于射手座A的很多内容仍然知之甚少。特别是黑洞发出的耀斑是一个谜。天文学家研究了银河系和其他星系中的其他黑洞，似乎没有其他黑洞会发出像这样的耀斑。射手座A似乎有点古怪。也许，通过仔细观察它与周围环境的相互作用，天文学家可以更多地了解它为什么如此不合适。
　　已经有计划如何进一步改进事件视界望远镜以捕捉更详细的图像。天文学家VioletteImpellizzeri热情地谈论为射电望远镜观测增加一个新频率，这将使他们能够挑选出更精细的细节。马克斯普朗克研究所的迈克尔詹森进一步阐述了当前的观测结果如何受到地球大小的限制。未来的解决方案是在地球轨道上使用太空望远镜，进一步提高精度。目前，天空是极限，但情况并非总是如此。