科普系列:飛向宇宙的邊緣,第七站,銀河系的主宰人馬座 A*
探索還在繼續(xù),因為有了曲率引擎的加持,我們很快來到了銀河系的中心地帶,大家都很興奮,因為可以近距離觀察銀河系中心的主宰黑洞:人馬座 A*。這是一個存在于傳說中的類星體,長期以來我們只認為它僅存在于數(shù)學(xué)計算上,直到2016年通過矩陣望遠鏡才拍到了它的寶貴照片。

駛向人馬座 A*其實非常危險,銀河系是一個棒旋星系,中心區(qū)域大約直徑2萬光年的區(qū)域里存在著銀河系中一半的恒星,這些恒星的密度非常之高,銀河系最中心的區(qū)域每立方光年幾乎達到了28.9萬顆恒星。一立方光年有多大呢,差不多比太陽系區(qū)域大那么一點點。雖然有如此多的數(shù)量,但危險并不是說我們會撞向這些恒星,而是如此大密度的恒星群里,輻射是極其恐怖的。相當(dāng)于你停留在宇宙空間中發(fā)現(xiàn),你的四周密密麻麻的全是恒星,而這些恒星的輻射能夠?qū)⑺形镔|(zhì)瞬間氣化。

單論恒星數(shù)量來說,這里一片繁榮,每顆恒星都在高速運轉(zhuǎn),最接近黑洞的恒星公轉(zhuǎn)速度可以達到光速的8%,也就是2.4萬千米/秒,數(shù)字可能你沒概念,如果你用這個速度奔跑,那么你在一秒鐘可以從中國跑到美國。這里銀河系最狂躁的區(qū)域,也是銀河系里最明亮的區(qū)域,高密度的恒星群也就意味著以前這里的恒星密度更大,并且更容易形成超大質(zhì)量天體。銀河系中心的人馬座 A*黑洞就是在這種密度下形成的。銀河系存在了134億年左右,最初的銀河系可能是混亂不堪的,在星際塵埃的聚集下很快就形成了初代恒星,由于最開始的星云物質(zhì)是非常濃密的,所以初代恒星都是一些超級質(zhì)量的恒星,這些恒星的壽命非常短,最短的僅有1000萬年左右的壽命。這些恒星結(jié)束主序星階段后就會發(fā)生超新星爆發(fā),超大質(zhì)量恒星熄滅后的殘骸就是黑洞。

由于這個區(qū)域的恒星密度非常大,只要有一個黑洞出現(xiàn)就會開始吸取吞噬周圍的恒星物質(zhì),在龐大的引力下其他恒星就算也是超大質(zhì)量恒星也只能任由黑洞吞噬。所以人馬座 A*在數(shù)億年前的某個時間就成長為了銀河系中心的最大黑洞,并且開始統(tǒng)治整個銀河系。人馬座 A*具有400萬倍太陽質(zhì)量,雖說比起太陽是一個巨無霸,但這樣的質(zhì)量仍然不足以控制直徑10萬光年以上的銀河系。可是我們卻也無法搞清楚為什么它的引力能夠滲透如此之遠,目前科學(xué)界的解釋是宇宙中可能存在暗物質(zhì),這些暗物質(zhì)占宇宙物質(zhì)比例的90%,它們的引力起到了決定性作用。

人馬座 A*在宇宙中并不算大,銀河系也只是一個小星系,對于隔壁鄰居仙女座星系來說,銀河系也就是個小弟弟。仙女座星系的中心黑洞是銀河系人馬座 A*質(zhì)量的1.6倍。我們近距離觀察人馬座 A*發(fā)現(xiàn),黑洞確實看不見,能看見的只有圍繞黑洞旋轉(zhuǎn)的物質(zhì),這些物質(zhì)在黑洞的黃道面上形成一個旋轉(zhuǎn)的圓盤,我們稱之為吸積盤。理論上來講我們看到的應(yīng)該是一個甜甜圈樣子的吸積盤,但由于黑洞的引力將光線也扭曲到了極致,所以黑洞背后的吸積盤就像是被硬掰到了前面。

和其他黑洞一樣,人馬座 A*也具有同樣的結(jié)構(gòu),最外層是吞噬物質(zhì)時形成的吸積盤,吸積盤和黑色區(qū)域的交界處就是事件視界,黑洞兩極會在吞噬物質(zhì)時釋放超強的射線,而我們尋找黑洞的最好方式就是尋找黑洞兩極的射線源。事件視界內(nèi)是什么樣子我們看不見,而且這里只進不出,沒有任何物質(zhì)可以完整地進入,哪怕是一顆小鋼珠也會因為靠近黑洞的一面受到的引力遠遠大于另一面,小鋼珠也會瞬間解體。

人馬座 A*是銀河系的主宰,它裹挾著整個銀河系在宇宙中運動,太陽系也在人馬座 A*的裹挾下隨著銀河系一起圍繞著室女座超星系團中心運動,由于范圍太大,銀河系從誕生到現(xiàn)在都還沒能轉(zhuǎn)滿一圈。