[车库男孩]银河系的中心是个黑洞！猜测了一百年，我们终于看到了它的样子

事件视界望远镜（Event Horizon Telescope，EHT）合作组织公布了一张照片，成为人类探索宇宙的又一新的里程碑：
人类第一次拍到了银河系中心巨型黑洞的照片…


过去的近一百年里，它存在于广义相对论的数学推导中，存在于人们接收的神秘电波中。
如今，银河系中心终于对人类揭开了面纱，让人类第一次看见它的模样：
那是一个巨大的黑洞，它真的在那里…
困扰人类近百年的宇宙谜团，今天得以彻底水落石出。
银河中心到底是什么？
这个疑问，早在上世纪30年代就有人提出了。
1932年，美国无线电工程师Karl Jansky意外探测到了一团来自银河中心的神秘无线电波，这一件事不仅标志着无线电天文学的诞生，也拉开了人类探索银河中心秘密的序幕。


受技术和研究所限，当时的人们只模糊地认为银河中心似乎有一个无线电波源，至于它到底是什么，却完全没有概念。
一直到1974年，这个无线电波源才再次被天文学家识别并加以确定。
从此，银河中心有一团光亮且致密的无线电波源的说法，成了天文学界共识。两位观测它的天文学家将其命名为“人马座 A*”（Sagittarius A*）。因为这团神秘电波是从人马座方向过来的，念作“人马座A星”。
到了80年代，由于黑洞理论的进步和完善，有科学家提出大胆的猜想：
银河中心的那束致密的“强光”，可能是一个巨大的黑洞发出来的…
黑洞想象图


什么黑洞呢？
很多人都听说过这个名词，通俗的解释就是：
如果大量物质密集集中到一点，会变成一个“可怕”的天体，这个天体宛如一个深渊巨口，拥有无比强大的引力，在引力的中心，连光都逃脱不掉。
当然，黑洞的引力也有作用的范围，只有在这个范围之内的光才逃不掉。
这个范围界面，被称为事件视界（Event Horizon）。
通过模型计算出来的外形来看，事件视界就像一个吸积盘，稠密的光环和气体物质紧紧环绕着它。


如果在宇宙中走近看它，它大体是电影《星际穿越》构想的这个样子…


有科学家通过模型和数据推测，如果银河中心是一团无比稠密的物质，那么，它们可能也会在引力的作用下收缩坍塌，密度越来越大，最后，光、空间和时间将全部收缩进一个无法回头的“奇点”，也就是黑洞。
很多的人可能注意到了，我们前面刚说黑洞的引力之大到“连光线都无法逃脱”，
那能发射光线和致密电波的银河中心，又怎么可能是黑洞呢？
这就要说到黑洞的另一个特点了：
黑洞虽然一片“漆黑”，像个貔貅，物质在它身边基本只进不出，但黑洞还有一个令人惊讶的现象：
它们吃下东西后，偶尔还会“打嗝”…..
黑洞这个“吃货”吞噬周围星体和其他物质的同时，也会不时喷出大量的X射线，一些天文学家将这种现象戏称为黑洞“打嗝”。
当黑洞喷出X射线时，正是人类观测并证实它们存在的良机！
黑洞“打嗝”模拟图


因此，当有望远镜观测和检测到“人马座A星”有类似黑洞“打嗝”的X射线闪光时，银河中心是黑洞的可能性就开始大了起来。
不过，过去三十年里，围绕银河中心到底是不是黑洞，科学界依旧有反复拉锯和争论。
甚至到2000年前后，依然有天文学家在尝试其他可能性：
比如论证银河中心“人马座A星”其实是一团非常紧凑的星系…


但是，天文学家们观测到间接证据表明，银河中心是黑洞的可能性极大。
天文学家观测了银河中心的大量恒星运动，注意到这些恒星的运动轨迹非常诡异：
它们运动速度快得离谱，而且许多星星似乎在围绕某个看不见的引力强大的物体做环形运动，不少星星公转的速度高达24000公里/秒，达到了光速的8%。


这样的现象说明，大批恒星正被某个引力超强的物体牵引着高速运动，而这个物体又并不像星星那样发光。
那么，这个看不见的物体是巨型黑洞的可能性极大！


到了2018年，欧洲南部天文台（ESO）又拿出了更新的观测数据：
只有当银河中心是一个巨大黑洞，一切观测数据才符合数学模型！
从提出猜想，到数学模型，再到数据论证，人类离“银河中心是个黑洞”的说法越来越近，科学家们甚至算出人马座A*（Sgr A*）的天体是个巨大的黑洞，质量是太阳质量的400万倍。


但是，平息一切争论，最直观最有力的证据，则莫过于“看”到它，把它的照片拍下并展示出来！
近一百年过去，科学技术有了长足的进步，望远镜的分辨率也在成倍提高，但要看清黑洞，还需要比强大的哈勃望远镜分辨率高出1000 倍以上…
时至今日，科学家利用单个望远镜可以实现黑洞周围恒星位置的测量，可比起恒星，黑洞的尺寸依旧小得难以置信。
黑洞，对于今天的我们来说，依然太小….
当时，为了看清黑洞，科学家们绞尽脑汁，终于想出了神奇的办法：
一个望远镜的分辨率不够，可以利用地球上多个位于不同地方的望远镜，在同一时间进行联合观测，最后将数据进行相关性分析之后合并！


于是几年前，由全球30多个国家通力合作，动用了全世界8台望远镜，构筑的一个相当于地球直径那么大口径的虚拟望远镜——“事件视界望远镜”（Event Horizon Telescope，EHT ）启动。


这8台望远镜在几天里集中观测出的数据，又经过了几年的数据处理和相互验证。
2019年，经过几年奋战，科学家们终于“拍”出了史上第一张照片“黑洞照片”。M87星系核心的黑洞照片！


距离地球5300万光年的M87星系核心黑洞我们都能观察到，那么距离我们27000光年，银河中心那个“人马座A星”黑洞，能不能如法复制呢？
银河中心“人马座A星”


当然可以，但难度却更大。
因为，“人马座A星”虽然离我们近得多，尺寸却比M87星系黑洞小了1500多倍，从地球上观测“人马座A星”，就好比从地球上观察月球表面放的一个甜甜圈，难度可想而知了。
不仅如此，“人马座A星”黑洞周围的气体几分钟就环绕它运动一次（M87星系的气体环绕一周是几星期时间），这样的快速运动给拍摄成像带来了极大的难度。
也因此，尽管对银河中心黑洞的观测几乎和M87同时开始，数据处理和分析却耗费了更长的时间。
不管怎样，在全球科学家的密切配合下，我们终于得见银河中心的真面目：
一个同样宛如甜甜圈，由无数明亮的光线和气体环绕的黑洞，呈现在人类面前。


从上世纪30年代就让人类好奇的那一团来自银河中心的神秘电波，如今终于完整地呈现在我们面前，它是一个巨大的黑洞，吸附着无数光子和气体，冷酷又美丽。
同时，对银河中心黑洞的详细观测，也有助于人类研究我们所在的银河系的形成和起源。
或许在不远的未来，关于我们来自哪里，会得出更加神奇的答案。
来源：英国那些事

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