銀河系中心是什麼？銀心之旅，原來是個“甜甜圈”

你現在看到的就是銀河系的全景圖 我們的太陽就坐落在這條獵戶座懸壁上 託加太口圍繞着銀河系旋轉 這裏是銀河系的郊區 離銀河系中心有着2.6萬光年的距離 那麼你有沒有想過 當我們穿過這段距離來到銀河系中心 會發現什麼樣的驚喜 在過去很長一段時間裏 人們肉眼可見的銀河 看上去就像是牛奶鋪成的路 銀河系也因此得名 不過那只是銀河系的一部分 真實的銀河系直徑長約16萬光年 如果將太陽到海王星的距離比作一元硬幣 那麼銀河系的大小則與中國大陸相當 即使搭乘旅行者一號從地球出發 也要花上4.5億年時間 才能抵達銀河系中心 從地球上看 銀河系中心位於人馬座方向 那裏大量恆星的家園 覆蓋着大約2萬光年的範圍 但這裏不像懸壁一樣 地廣星稀 恆星之間的距離也就比握手樓好一點點 想象一下 數千顆電燈泡一起發光的場景 銀河系中心正是因此變得無比明亮 但我們畢竟位於銀河系的郊區 遙遠的距離加上大量星際塵埃的組合 使得我們難以用光學望遠鏡 看清銀河系中心的樣貌 直到射電天文和紅外觀測技術的興起 天文學家才藉助穿透力更強的X射線 揭開了銀河系中心的神祕面紗 這是斯皮策太空望遠鏡拍攝到的照片 照片中的藍色點點就是年輕的恆星 而年長的恆星則呈現暗紅的色彩 由塵埃帶穿過 看上去就像一片葉子 共同圍繞着中間這個小白點運轉 一個超大質量黑洞人馬座A型 你想象中的黑洞是什麼樣子的 或許是沉睡的巨獸 但銀河系的中心黑洞 人馬座A型卻像個溫柔的巨人 2022年 首張人馬座A型的照片亮相 形似一個甜甜圈 這世紀M87星系超大質量黑洞之後 人類第二次成功捕捉黑洞影像 畢竟黑洞本身不是冶明珠 我們所看到的甜甜圈 實際上是尚未被黑洞吃掉的星際物質 它們圍繞在黑洞周圍已將近光速運轉 相較於發現人馬座A型 對其質量的測定更加困難 在過去30年的時間裏 天文學家對人馬座A型 公轉的恆星軌道 進行了持續觀測記錄 在人馬座A型附近 有一顆名爲S2的恆星 最快時公轉速度能夠達到 7650公里每秒 而我們的地球運行速度最快 只有30公里每秒 S2大約用了15年時間 才完成了繞人馬座A型的一次公轉 因此根據S2恆星的軌道 天文學家最終計算得出 人馬座A型的質量 與430萬顆太陽相當 但與M87星系的超大質量黑洞相比 人馬座A型只有芝麻大小 M87星系的超大質量黑洞的質量 與65億個太陽相當 是人馬座A型的1500倍 質量越大的黑洞吃的越多 質量較小的人馬座A型則相對溫柔 吃掉一個太陽質量的恆星 需要花上1000年的時間 就好比一個人十幾年才吃一釐米 但這麼小的人馬座A型 真的可以掌握整個銀河系嗎 銀星黑洞不做銀河系的0.005% 又如何束縛住銀河系的恆星呢 從銀河系的結構來看 銀河系分爲銀河 銀盤 銀運 而人馬座A型只是銀河的一部分 我們知道 太陽的質量是整個太陽系的99.86% 所以擁有控制整個太陽系 但銀河系普通物質總質量 至少是太陽的1萬億倍 相當於人馬座A型質量的23萬倍 很顯然 人馬座A型不是銀河系 所有恆星的主宰 那麼銀河系棋局真正的棋手是誰呢 那就是暗物質 銀河系中 所有恆星都會以銀心爲公轉中心 這不是人馬座A型的功勞 而是因爲銀心是銀河系的共同質心 實際上 所有天體都是以共同質心爲中心運動 就好比圓的圓心 不管半徑有多大 始終以圓心爲中心 天體的共同質心便是如此 由此可以推斷 太陽系的天體 實際上圍繞着太陽共同質心運動 而太陽也確實擁有主宰一切的引力 銀心直徑約爲2萬光年 由衆多恆星聚集而成 這不僅會使得銀心發出亮光 產生的引力也是非同一般 而銀心由此成爲了銀河系的共同質心 但光有銀心還不行 在銀心之外的懸臂上 恆星運動速度遠比想象中快得多 僅靠銀河系質量產生的引力 恆星只怕會像脫繮的野馬 這意味着除了我們已知的物質 銀河系中還有大量不可見物質 它們就像繩子一樣 將運動的星體綁在了銀河系的星盤上 而這類物質便被稱爲暗物質 這纔是銀河系真正的騎獸 它們像雲團一樣漂浮在宇宙中 像支架一樣搭建出了星系的架構 把握着整個銀河系的格局 連同孕育生命的地球 其實也只在其執掌之間 這裏是宇宙天文館 記得關注我 下期再見