16年潛心的觀測揭開超大質量黑洞的秘密

天文在線 發佈 2020-01-05T08:22:26+00:00

銀核絢爛光芒中那抹最深的黑色,跟著ESO的科學家們,走近它,了解它。黑洞是如此地讓人著迷,同時卻又令人恐懼。 它們超強的引力可以吞噬附近一切物質,即便是光都無法從這般巨大的引力中逃脫。人們無法直接觀測黑洞。人馬座A*是坐落在銀河系中心的一顆黑洞。

銀核絢爛光芒中那抹最深的黑色,跟著ESO的科學家們,走近它,了解它。

黑洞是如此地讓人著迷,同時卻又令人恐懼。 它們超強的引力可以吞噬附近一切物質,即便是光都無法從這般巨大的引力中逃脫。

人們無法直接觀測黑洞。人馬座A*是坐落在銀河系中心的一顆黑洞。自1993年以來天文學家們不斷地進行研究,最終於2018年公布了它的第一張照片。

超大質量黑洞

對於黑洞的直接觀測在實際操作中是幾乎不可能的。 通過它周圍環繞著的恆星方可窺見其冰山一角。恆星們的運行軌跡和速度所呈現出的異常,暗示著黑洞的存在。

當然,此類觀測需要人們長時間的耐心與等待。歐洲南方天文台(ESO)的天文學家們耗費了16年的時間來研究這顆銀河系中心的黑洞。 他們成功地揭開了銀河系中心 「巨獸」一部分的奧秘。

天文學家們發現這是一顆超大質量黑洞,也被稱為人馬座A*,它是這類黑洞中距離我們最近的一顆。它的質量是太陽的四百萬倍,類似的龐然大物通常位於星系的中心處。至於它們是如何產生的,以及它們對於星系的演化究竟起到什麼作用,還有待進一步的研究。

27000光年之外

ESO的天文學家們在16年間,持續觀測了28顆環繞這顆黑洞的恆星,並準確計算了它們的運行軌跡。這為之後計算黑洞的質量打下了基礎,也使更準確地確定我們距離銀河系中心的距離成為了可能。經過測量和計算,我們距離銀河系中心27000光年。這項觀測結果也是至今實驗觀測所得的最為實際的黑洞存在依據。

圖解:超大質量黑洞人馬座A*

科學家們將黑洞視為獨特的宇宙實驗室,藉此得以研究巨大引力環境。他們希望能夠推斷出恆星的形成過程,並對恆星動力學有更深入的了解。類似的極限條件也存在於其他星系中,但是對我們的觀測而言,它們都太過於遙遠了。

50個夜晚的觀測

1992年,ESO的天文學家們開始使用不同的望遠鏡對人馬座A*進行觀測。16年以後,人們選用了其中50個夜晚的觀測結果。感謝他們的持之以恆,現在我們能夠六倍於過去更精準地測量恆星的位置。28顆恆星的數量也足以作為環繞黑洞的整體來研究它們的運行軌跡。值得一提的是,臨近銀河系中心的恆星就像是在蜂巢中忙碌的蜜蜂,它們的軌跡無法用已有的理論和公式來計算。

更外圍的地方有6顆恆星,它們環繞著黑洞在同一平面上運行。 這是一項很重要的發現!相關的推測可以追溯到很久以前,但是過去僅僅存在於計算中,終於首次通過實際觀測得到了證實。其中一顆恆星圍繞著中心極快的旋轉,它在16年間完成了一整個周期,這非常有益於提高測量精度,並幫助我們理解這一區域。

剩下的疑團

首先需要解答的是恆星如何處於現在環繞黑洞運行的狀態。 它們不可能從很遙遠的地方飛來, 因為它們還太年輕。它們更不可能是直接誕生在現在的位置,那是因為大質量黑洞所產生的巨大引力能阻止恆星的誕生。

圖解:帕拉納天文台,智利阿塔卡瑪沙漠


為了解答這個疑問,並測試多種可行的理論模型,天文學家們需要更加精密的儀器。 2017年4月他們開啟了獨一無二的項目,「事件視界望遠鏡」。科學家們將世界各地的多台天文望遠鏡虛擬地串聯在一起,用來模擬一台超高解析度的天文望遠鏡。2018年初,所有的數據被匯總起來進行演算,最終得到了第一張黑洞的照片。

參考資料

1.WJ百科全書

2.天文學名詞

3. planet-wissen- Lexer- Harald Brenner,Wiebke Ziegler

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