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人馬座A
來源:互聯網

人馬座A(簡寫為Sgr A,英文:Sagittarius A)位于銀河系銀心,是一個復雜而強烈的無線電波源。在可見光觀測下,人馬座A被位于旋臂中的大量宇宙塵埃遮蔽,無法直接被觀測到。然而,人馬座A*(超大質量黑洞)位于人馬座A的中央,是一個非常明亮且緊湊的無線電波源。

人馬座A由超新星遺跡的人馬座A東星、呈螺旋狀結構的人馬座A西星以及位于中心位置的人馬座A*組成。這三個部分是重疊的,其中人馬座A東星最大,人馬座A西星位于東星內偏離中心,而人馬座A*位于靠近西星中心的位置。人馬座A的形狀看起來頗像一幅文氏圖

2022年5月12日,事件視界望遠鏡(EHT)組織正式發布了人馬座A*的首張照片。通過EHT的合作組織,人馬座A*成為研究黑洞物理的最佳目標。

結構組成

人馬座A東星

人馬座A東星約25光年寬,有超新星遺跡的性質,該超新星爆炸事件發生于距今約35000—100000年前。但若要造成如此巨大的結構,超新星的爆炸能量就需要比一般超新星的爆炸能量高出50—100倍。推測人馬座A東星是一片因接近黑洞中心而在黑洞重力壓縮下爆炸的超新星遺跡。

人馬座A西星

人馬座A西星的外觀像一個三臂的尾旋結構,故又名“微形螺旋結構”。不過這個名稱及外觀都是誤導的,因為人馬座A西星的三臂并非是真正的螺旋結構。它是由幾片宇宙塵埃及氣體云所組成,圍繞及以1000km/s的速度沖向人馬座A*。這些云氣的表面層都被電離。電離的來源是廣布的大質量恒星 (目前已經確認出超過100顆的OB星),它們分布在距離中心數秒差距的范圍內。

人馬座A西星被一個巨大的拱星盤所包圍。拱星盤是由厚環面的分子氣體組成。人馬座A西星的北臂原身是在此拱星盤內,但可能因一些變化而墮下。這些變化可能是因人馬座A東星的超新星爆炸所造成。北臂非常光亮,由南方伸向北方,甚至延向東方。北臂可以觀測為微弱的展源。

西弧可以看為是拱星盤電離的內層。東臂及棒是另外兩個像北臂的巨大云,但繞行軌跡不同,估計它們各有20倍太陽質量。

在這些大型結構之上,也有一些較細小的云及洞。當中最為明顯的是小洞,估計是一顆巨大星體的恒星風在北臂中吹起的泡沫。

人馬座A*

人馬座A*位于銀心,被認為是一個超大質量黑洞。圍繞人馬座A*的星體的軌道速度比銀河系內其他星體的速度都要高。其中一顆被稱為S2的星體,就是以秒速約5000公里圍繞人馬座A*。

2014年,長期以來被天文學家們視為氣體云的神秘天體G2穿過了人馬座A*,在其間,并未像科學家先前所預測的那樣消失于事件視界以外,相反,它最終解體了,這表明G2與先前的氣體云狀天體G1可能是恒星殘骸,且具有強大的引力場,而不是氣體云。

超重黑洞

2008年12月,天文學家們通過觀測的數據確認了銀河系中央的人馬座A*的質量與太陽質量的倍數關系。研究發現,有一星體S2繞人馬座A*做橢圓運動,其軌道半長軸為9.50 102天文單位(地球公轉軌道的半徑為一個天文單位),人馬座A*就處在該橢圓的一個焦點上。觀測得到S2星的運行周期為15.2年。

在這場聚焦中,銀心的神秘天體人馬座A*,也從距離地球2.6萬光年的宇宙之外落入凡間公眾的視野。據說,它就是一個黑洞。據美國科學日報報道,如果人們能夠看到射電波,人馬座A星系將是天空中最大、最明亮的星體,其亮度是滿月的20倍。日前,美國航空航天局費爾米γ射線太空望遠鏡最新觀測結果顯示,人馬座A星系依偎在一對巨大射電瓣狀氣體煙霧區中,每個羽狀煙霧區長度近100光年,這些氣體是由星系中超大質量黑洞所噴射的。人馬座A星系依偎在一對巨大射電瓣狀氣體煙霧區中 美國海軍研究實驗室“費爾米”研究小組成員特迪-切昂格(Teddy Cheung)說:“目前我們在伽馬射線范圍內觀測到之前未曾看到的景像,我們不僅看到了延伸的羽狀射電瓣狀結構,并且發現該區域伽馬射線輸出量是其射電輸出量的10倍之多。我們可以將它稱為‘γ射線星系’。”

人馬座A星系距離地球2.6萬光年,它是迄今探測到的首個具有宇宙射電來源的星系。法國太空放射線研究中心的朱爾根-克諾德爾塞迪(Jurgen Knodlseder)說:“射電星系應當是存在著巨大的雙瓣射電氣體噴射結構圍繞在橢圓星系,而人馬座A星系就是一個典型的教科書實例!”

天文學家將人馬座A星系分類為“活躍星系”,這一名稱應用于任何星系中心位置噴射出不同波長范圍的強噴射物質。

黑洞釋放的這些磁性物質流以接近光速飛行,經過數千萬年的形成過程,磁場和能量粒子逐漸填充形成兩個瓣狀噴射流結構。當光速電子螺旋式穿過瓣狀結構的復雜磁場時,也逐漸形成射電波。

觀測歷史

人馬座A*最早在1974年2月被發現。對其觀測主要依靠光變觀測。

馬克斯布朗克外星物理研究所(Max Planck Institute for Extraterrestrial 物理學)由Rainer Sch?del所帶領的國際研究隊觀測了接近人馬座A*的星體S2達十年,于2002年10月16日公布人馬座A*為一大質量致密體的證據。最初從S2約翰尼斯·開普勒軌道計算,人馬座A*的質量為260 ± 20萬太陽質量,半徑為120天文單位。其后的觀測估計人馬座A*的質量應為410萬太陽質量,體積半徑少于45天文單位。

2004年11月,天文學家發現可能是中介質量黑洞的GCIRS 13E,其軌道距人馬座A*約3光年。GCIRS 13E的質量為1300太陽質量,屬于有7個恒星星團。這次觀測支持了超大質量黑洞會吸收周邊較細小黑洞及星體來增長的說法。

經過觀測人馬座A*約16年,相信其質量為431萬 ± 38萬太陽質量。研究人員萊因哈德·根舍(Reinhard Genzel)認為已有初步證據證明超重黑洞的存在。

2022年5月12日,首張銀心黑洞(人馬座A*)照片由事件視界望遠鏡(EHT)合作組織正式發布。

2024年3月27日 事件視界望遠鏡(EHT)合作組織 發布一張新的黑洞照片。

參考資料 >

又來一只“甜甜圈”!離我們更近的銀河系中心黑洞原來長這樣!.百家號.2024-08-14

給5500萬光年外的黑洞拍照片分幾步?他們還計劃給黑洞拍“電影”.上觀新聞.2024-08-14

首張銀河系中心黑洞照片公布,還是一個甜甜圈.澎湃新聞.2022-05-13

上新!又一張黑洞照片亮相!.央視一套.2024-08-14

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