银河系的中心是个巨大的黑洞吗?

银河系的中心是个巨大的黑洞吗?,第1张

  银河系中心是一个400万倍太阳质量的超大质量黑洞,在这个黑洞周围,还存在数万个黑洞,以及分布十分密集的恒星群,所以银心看起来非常明亮。

  在没有光污染的夜晚,我们能在夜空中看见一条明暗相间的银河,银河中心比周围更加明亮,但是由于星际尘埃的遮挡,我们无法直接观测到银河系中心的天体。

  

  科学家借助X射线望远镜,才能穿透星际尘埃和星际气体看到银河系中心的景象,经过几十年的追踪观察,天文学家锁定了银河系中心附近的恒星运动规律,发现这些恒星均围绕着一个看不见的天体运动,经过计算,这个天体的质量高达400万倍太阳质量,且质量集中在很小的范围内。

  

  如此致密的天体,在宇宙中只有黑洞,而且是超大质量黑洞,现代天文观测表明,宇宙中几乎所有的星系(矮星系除外),其中心都有一个超大质量黑洞,比如仙女星系的中心黑洞高达3300万倍太阳质量,草帽星系的中心黑洞高达10亿倍太阳质量。

  在银河系中心黑洞附近,恒星的分布密度非常密集,是太阳系附近的几十倍,而且还分布着数以万计的普通质量黑洞,以及个别中等质量黑洞(100~10万个太阳质量)。比如在2019年3月,日本研究人员就在银河系中心黑洞附近20光年的地方,发现一个质量3万倍太阳质量的黑洞。

  

  理论预言,光在我们银河系中,就存在上亿颗黑洞,黑洞分布于银河系的各个角落,但是科学家要想找到它们非常困难,目前人类发现距离地球最近的黑洞是麒麟座V616,有2800光年远,大约10倍太阳质量。

银河系中有多少个黑洞?

不像其他天体可以通过某种形式的辐射探测到,黑洞必须被推断出来。

即使是极粒子喷流、吸积盘和x射线发射也不是黑洞独有的。它们也会发生在中子星上,中子星也可以通过光学和其他波长被观察到,包括脉冲星。

中子星RX J18565-3754的x射线图像

黑洞是通过消去的过程推断出来的。当恒星残留物超过3个太阳质量时,黑洞就形成了(托尔曼-奥本海默-沃尔科夫极限)。除此之外,还提出了一些奇异的恒星,如夸克星(夸克星)和电弱星(电弱星),它们的观测支持甚至比黑洞还要少。根据我们目前对物理学的理解,一个致密的简并物体,其质量大于5个太阳,必然会形成一个黑洞。关键字是“当前”,因为包括视界在内的黑洞物理学还没有被理解。理论量子力学和广义相对论产生相互矛盾的结果。事实上,悖论只发生在量子力学或广义相对论中。

 

黑洞候选体

考虑到这些限制条件,比太阳稍大的致密物体,其质量太大而不能成为中子星,但行为方式类似,被怀疑是黑洞,也就是说,它们是黑洞候选者。

像星系中心巨型中子星一样的超大质量物体被认为是超大质量黑洞,就像通过引力波发现的物体一样。用现有的物理学来解释就更困难了。

银河系中已经发现了许多候选黑洞,但它们还没有达到排除其他黑洞的临界值。关于银河系中心人马座a (不是人马座a 本身!)附近有一个1000质量黑洞(银河系心脏附近发现的巨大黑洞)的报道最好是持怀疑态度,直到排除其他替代方案。请注意这篇文章,“天文学家发现了巨大黑洞的证据……”

最强的候选人

经过多年的研究,以下几种解释被证明是不被接受的:

天鹅座X-1,自1964年以来被称为整个天空中最强的x射线源。它属于一个高质量的双星系统,可以估计它的质量(14-16个太阳质量,虽然有一些分歧,但所有的估计都超过10个太阳质量)。直到最近,它一直是银河系中研究最多的候选黑洞。它离我们大约6000光年远。天鹅座X-1

A0620-00(或V616 Monocerotis)。它的计算质量是6。6倍太阳质量超过了黑洞的阈值。它是离太阳最近的黑洞,但据粗略估计距离太阳约3300光年。A0620-00——维基百科

天鹅座V404是一个有着太阳质量的小天体,距离我们约8000光年,它对它的红巨星伴星有着深远的影响。V404天鹅座

人马座A最著名的疑似黑洞是位于银河系中心的430万太阳质量的黑洞。射手座

射手座A被认为是一个黑洞,因为它对附近恒星的轨道有着深远的影响,这些恒星每10到100年围绕它旋转一次,尽管它们的轨道比太阳系中已知的最遥远的物体都要大:

还有其他几个强大的银河系中恒星质量黑洞候选体(恒星黑洞),包括XTE J1118 + 480 ,GRO j1655 - 40 ,GRO J0422 + 32 ,GRO J1719-24 ,GS 2000 + 25 ,GX 339 - 4 ,维基百科GRS 1124 - 683, XTE j1650 - 500 ,4 u 1543 - 475 ,V4641 Sagittarii——维基百科。它们都在数千或数万光年之外,这使得它们的特性难以测量。请注意,即使在维基百科中,语言也是谨慎的,“似乎是”,“候选人”,“应该是”,等等。

银河系中还有许多其他恒星质量的黑洞候选者,但证据越来越弱。论文提交后,天文学家们就争论其他解释的可能性。每个天文学家都希望发现黑洞,因为它会带来相当大的声望,但他们的同事们需要高质量的证据。

其他星系中心的超大质量致密物体很难用其他方法解释。

所以你的问题的答案是“视情况而定”,但也“不是很多”。

由于黑洞的特殊结构,导致它们无法辐射出任何波段的电磁波,所以我们无法像探测其他天体一样直接确认黑洞的存在。黑洞在理论上是存在的,并且在实际观测中,一些十分明显的现象可以证明黑洞确实存在。

理论上,黑洞来自大质量恒星,这些恒星的质量最初大于20倍太阳。据估计,银河系的恒星数量最少也有1000颗,大约有千分之一的恒星有足够的质量成为黑洞,所以我们的星系中应该潜伏着大约1亿个恒星级黑洞。

不过,由于黑洞很难探测到,目前被认为是黑洞的天体还不多。首个被视为黑洞的天体是天鹅座X-1,它位于6100光年外的天鹅座中,在它周围有一颗主序星环绕它运动。

目前被认为最靠近地球的黑洞是A0620-00,它位于3400光年之外的麒麟座中,在它周围也有一颗主序星环绕它运动。还有一个被认为距离地球较近的黑洞是天鹅座V404,它距离地球7800光年,同样它也有一颗伴星。事实上,恒星级黑洞的发现,一方面需要借助于黑洞因为吸积作用而释放出的包括X射线在内的电磁辐射,另一方面还需要借助黑洞周围伴星的运动规律。

在银河系中,还存在质量要比恒星级黑洞大得多的超大质量黑洞——人马座A,它位于距离我们26万光年的银河系中心。人马座A的质量十分巨大,等同于430万个太阳的质量。当初,天文学家在银心发现了一个强烈的无线电波源和以及X射线源,并且它周围的一些恒星运动轨迹十分异常,由此推断出银心超大质量黑洞的存在。

此外,最近的一项研究表明,根据钱德拉X射线太空望远镜收集到的大量数据,在距离银心数光年的范围之内,可能还存在着成千上万个黑洞。

宇宙十大黑洞排名:

1、最大质量的“超级黑洞”

其中一个位于32亿光年之外的NGC3842星系。该星系是狮子座中最亮的天体。凯克和其他望远镜的观测证实NGC3842中的黑洞是太阳质量的97亿倍。另一个黑洞位于NGC 4889星系,大约335亿光年远。它是晚期星座中最亮的天体。它的黑洞质量等于或大于这个。

2、旋转最快的黑洞

黑洞通常以不寻常的速度旋转,并影响其周围空间的结构。一个名为GRS 1915+105的黑洞位于大约35,000光年之外的天鹰座方向,以每秒950转的速度旋转。它展示了黑洞周围的时空是如何随着它旋转或不旋转而变化的。非旋转黑洞的白色区域较大,而右旋转黑洞的白色区域较小。由此可见,旋转黑洞的气体可以非常接近视界,因此半衰期较小。

3、典型的中等质量黑洞

科学家认为,黑洞的质量可以分为三个层次:大质量黑洞、中等大小黑洞和小黑洞。当然,几乎每个星系核心都潜伏着一个质量为太阳质量数百万或数十亿倍的黑洞,而质量较小的黑洞可以达到太阳质量的几倍。在银河系的中心,科学家们认为有一个黑洞的质量超过太阳质量的400万倍。NASA的swift X射线天文观测卫星在NGC 5408中发现了一个奇怪的X射线源,周期为1155天。

4、漫游在宇宙的黑洞中

当星系碰撞时,黑洞会在碰撞中被踢出星系,开始在太空中漫游。科学家发现的第一个漫游黑洞名为SDSSJ0927 +2943。它的质量大约是太阳的6亿倍,以每小时590万英里的速度漂移。研究人员推测,数百个流浪黑洞可能会飘进银河系。这张显示了一个艺术家对一个游荡的黑洞经过一个球状星团的看法。

5、“聪明”黑洞

虽然它们的引力可以阻止光逃逸,但黑洞可以形成类星体的核心结构,类星体是宇宙中最强大、最动态的物体。这张照片显示的是2003年哈勃太空望远镜拍摄的类星体3C273。图像详细描述了类星体的一些关键信息。从图中可以看到,中间的比较亮的光。

6、最古老的黑洞

科学家发现了最古老的黑洞ULas J1120 +0641。它诞生于宇宙大爆炸之后的77亿年,而宇宙大爆炸被认为发生在137亿年前。因此,这个黑洞可以被称为最古老的黑洞。这张展示了一位艺术家对黑洞Ulas J1120 +0641的看法,它的质量是太阳的20亿倍。它也是宇宙早期发现的最遥远、最明亮的类星体。

7、神奇子弹射向黑洞

科学家们发现,这个被命名为H1743-322的黑洞似乎在向这个方向发射子弹。黑洞喷射出的高速物质是电离的气体质量,它们在黑洞的吸积盘上反向喷射,类似于黑洞的“打嗝”。研究人员认为,黑洞释放的电离气体团可以影响星系中的恒星和行星,甚至可能影响星系中的电磁环境。

8、吃“黑洞”

NGC3393有两个非常活跃的黑洞。科学家认为两个较小的黑洞合并了。这两个黑洞靠得太近,其中一个正在吞噬另一个所在星系的核心物质。这是第一次两个黑洞合并。研究人员利用美国宇航局的钱德拉x射线太空望远镜探测到两个黑洞,其中一个的质量是太阳的3000万倍。

9、宇宙中最小的黑洞

到目前为止,科学家已经发现最小的黑洞质量不到太阳的三倍。它可以被描述为一个“宇宙小怪物”。这个被命名为IGR J17091-3624的黑洞,理论上接近于黑洞的最小质量。尽管它们的质量相对较小,但NASA的钱德拉x射线太空望远镜(Chandra X-ray Space Telescope)可以探测到异常快速的喷流,它是所有恒星黑洞中速度最快的,速度相当于光速的3%,或每小时2000万英里,或约3200万公里。

10、黑洞的平面

由于黑洞离地球太远,科学家很难收集到关键线索,帮助研究人员解开围绕它们的许多谜团。然而,研究人员正忙于解开扁平黑洞的神秘属性。黑洞有很强的吸引力。光不会逃逸。如果物质落入视界,就会受到黑洞的引力作用。科学家们利用“光纤”在实验室中创造了一个人造视界,以研究所谓的霍金辐射是如何从黑洞逃逸的。

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