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银河系的中心——黑洞

9月18日,北京时间,有国外消息透露,美国国家航空航天局近期公布,天文研究者们发现在银河系核心附近,存在数十颗体积巨大且光芒璀璨的恒星。

这一发现令专家们极为震惊,银河系中心确实有个超级黑洞,以往普遍的观点认为,黑洞周边区域不可能有任何天体存在。

这些恒星的发现工作得益于美国的“钱德拉”X射线太空望远镜,它们与银河系中心区域的距离仅有95亿公里,不足1光年,而地球同银河系中心黑洞之间的距离则约为2.6万光年。

这批新发现的恒星直径约为太阳的三十倍到五十倍,其光芒是太阳的一百倍。科学家推测,它们或许会成长为超巨星并最终爆发。接着,在自身强大重力的牵引下,它们会开始收缩并坍缩,最后会转变为一群微型的黑洞。

一般情况下,靠近黑洞的天体都会慢慢被黑洞吸引过去,最后完全看不见了。研究恒星的专家们估计,银河系中心黑洞旁边那颗恒星,或许正在构成一个特别的圆环状物,里面混杂着很多不同的天体。

天文学家们认为,巨型黑洞均处于各个星系的中央部位。

大家普遍知道,任何物质,比如恒星,一旦掉进黑洞的引力范围就会彻底不见踪影。不过最近科学家们有个重大发现,说在黑洞附近某个特定距离上旋转的盘状气体,也有可能转变成恒星。天文学家对银河系中心的那个超级大黑洞,进行了史上最接近的一次观测。夏威夷、亚利桑那州与加利福尼亚州的三座望远镜联合发力,他们细致地观测了黑洞周边地带,图像清晰度达到了37微角秒级别,这等同于一发现在240000英里(约380000公里)外月球表面上滚动的棒球那么清楚。有消息透露,这次观测所达到的清晰度,是天文领域有史以来记录到的最高水平。

研究的主要撰写者谢弗德·杜勒曼,麻省理工学院的学者指出:这种新方法使我们得以近距离观察银河系核心的巨大引力中心,这是史无前例的首次尝试。联合执笔人、哈佛-史密松森天体物理学中心的乔纳森·韦恩特劳伯表示,此前未曾有研究对银河系核心区域开展如此精密的观测工作。他们监测了黑洞的边界,也就是事件穹界,确认没有任何物质能够从这个地带逃离,连光线也不例外。这项研究的相关成果计划在9月4日发行的那期《自然》期刊上发表。

借助一种称作“甚长基线干涉测量”(简称VLBI)的方法,以杜勒曼为首的天文学家团队借助一组望远镜,对人马座A发出的无线电波展开了观测,这种技术能将多台望远镜捕捉到的信号整合起来,如同运用一台超大型望远镜,因而能实现超乎寻常的分辨率

人马座A星发出的无线电波长度为1.3毫米,与更长的无线电波相比,这种波更容易摆脱银河系中心的束缚。波长较长的无线电波常受星际散射干扰。这种干扰类似于街灯附近的尘埃,既削弱了光线强度,又使图像轮廓变得不清晰。VLBI一般仅能观测到波长超过3.5毫米的信号,不过借助突破性的设备运用和数据处理方法,相关天文学家团队也能获取到波长为1.3毫米的数据。

研究期间,天文学专家团队明确看到了银河核心构造,细节分辨能力达到37微角秒,折合约3000万英里(近4828万千米)或日地距离的三成左右,这个距离大约是地日距离的三分之一强。借助三台观测设备,科研人员模糊地掌握了辐射区域的轮廓形态接下来的探索将有助于揭示围绕黑洞形成的环状结构,这个结构包含一个沿轨道运动的发光点,或是物质喷射形成的区域,提供更精确的解释。无论如何,这次观测实现了人类历史上与黑洞前所未有的近距离接触,其施瓦兹希尔德半径测量值高达1000万英里,换算成公里大约是1609万。

亚韦·洛布,哈佛大学的理论家,对此项观测给出了高度评价,称其为一份具有开创性的报告,证明了如此高解析度的观测是可行的,它为探索黑洞附近的时空结构开辟了新的途径,并且验证了爱因斯坦的引力理论,尽管洛布本人并未参与这次观测。

2006年,洛布与同事艾弗里·罗德里克开展了一项研究工作,探索通过运用超高分辨率图像技术来观测银河系核心区域,目的是寻找隐藏其中的超大质量黑洞的暗影或形态,以及被黑洞吞噬物质所形成的炽热地带。目前,天文学家们正着手准备对这一理论上的猜想进行实证检验。韦恩特劳伯提及,此次观测极为罕见,其发现表明,在1.3毫米的波段上,VLBI技术蕴含着重大价值,能够应用于探究银河系核心,又可分析其他具备相似状况的现象。

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