银河系最里边那个亮点是什么东西,是银河系的一个大太阳吗?

并向你回眸一笑


地球夜空中的“银河”其实只是银河系的一小部分,我们赖以生存的太阳也只是银河系1000亿到4000亿颗恒星中一颗普普通通的黄矮星


最新的研究表面银河系的恒星数量在1000亿到4000亿之间,直径在10到18万光年之间,中心10000光年范围内的所有恒星组成了致密的“核球”,1974年2月天文学家在该“核球”的中心发现了一个非常光亮而且致密的无线电波源,2002年10月16日马普学会证明在明亮的“核球”中心确实存在一个名为“人马座A*”特大质量黑洞。

人类一开始对人马座A*的质量估计是410万倍太阳质量,但后来又修正为431±38万倍太阳质量,而且2004年天文学家还在人马座A*三光年外发现了一颗1300倍太阳质量的黑洞,他们认为人马座A*这种特大质量黑洞会通过吞噬周围的小黑洞和恒星来进一步增强自己。


需要说明的是迄今为止人类对人马座A*以及所有黑洞的了解基本都来自射电望远镜的观测,之前的“事件视界望远镜”计划中本来是要拍摄人马座A*的,但因为它质量太小和银河系中心干扰太强,不得已才拍摄了5500万光年外拥有65亿倍太阳质量的黑洞M87*

通过观测临近棒旋星系再结合从太阳系方向观测到数据,如今的我们已经能绘制出基本准确的银河系全景图,但全景图的中心位置是不可能看到人马座A*的,因为它被周围的恒星“包裹”住了。

在2003年发射的斯皮策红外天文望远镜中,可见光波段外是银河照片显示人马座A*呈现明亮白色光点模样。

近几十年来人类生活水平突飞猛进,但人造光源的增加已经使得超过三分之一的人无法在夜晚看见银河,而近地轨道卫星数量的增多也对地面天文台形成了干扰,目前而言只有将射电望远镜和光学望远镜放到太空中才能进行高效的天文观测。


宇宙观察记录


银河系最中心的亮点不是一颗大太阳,要知道,银河系照片的跨度代表一二十万光年(1光年将近10万亿公里),而太阳的直径也只有140万公里,如果银河系照片能够显示出某颗恒星,那这恒星的尺寸将会是光年尺度,这显然是不可能的。

之所以银河系中心看起来十分明亮,是因为那里分布着密度远高于其他地方的恒星。并且银心中的恒星大都是大质量恒星,它们大都要比太阳更亮更大,所以银心在整个银河系中显得非常明亮。随着与银心的距离增加,恒星密度依次递减。到了银盘边缘,恒星密度大幅降低,所以银盘看起来明显暗于银心。

银心的恒星密度高到令人咂舌,在最中心附近的每立方光年空间中,存在着多达29万颗恒星。这意味着在距离中心1秒差距(即3.26光年)之内,存在着超过四千万颗恒星。相比之下,在距离银心2.6万光年的太阳附近1秒差距,只有太阳一颗恒星,那里的恒星密度仅为0.004颗/立方光年,只有银心的七千万分之一。

在整个银河系中,平均每颗恒星相距约4光年,而银心那里只有6光天。正因为银心有着极高密度的恒星,所以那里的亮度远高于银河系的其他地方。

之所以会有大量的恒星聚集在银河系中心,这与银河系的形成方式有关。银河系最初从宇宙大爆炸留下的原始气体云中形成,随着气体云的自转,大部分物质都集中到银心,所以那里有大量的材料来形成恒星。

由于星际尘埃挡在地球和银心之间,使得我们在地球上无法直接用肉眼看到亮度极高的银心。不过,银心发出的无线电波、红外线和伽马射线等电磁波可以穿透星际尘埃抵达地球,所以借助相应波段的天文望远镜就能观测银心。天文学家得以发现,在布满恒星的银心中,潜伏着一个能够吞噬光的超大质量黑洞。但与整个银河系的质量相比,银心超大质量黑洞很小,它并没有什么影响力,只对那些直接环绕它运动的恒星产生影响。


火星一号


在没有光污染的晚上,夜空中的银河系灿烂映衬在整个天幕下,其中有一篇区域看起来也更加明亮,那就是银河系的核球。这里远不止一个大太阳,是一个包含400万太阳质量的大黑洞和数亿的“大太阳”组成的高密度恒星集团),事实上,几乎每一个大星系都存在这样的核球。核球的平面半径近1万光年,垂直半径(厚度)有5000光年左右,主要由大量的老年恒星组成。这里的星际风刮的更加强烈,辐射也更加的强,气体云密度也较高,恒星生成速率比银河系的边远地区更快。

核球的中心是一个超大质量黑洞,因为在人马座方向,所以又叫做人马座A*,它强大的引力在周围束缚了一个半径数百光年的吸积盘,吸积盘中大量的尘埃和气体在高速摩擦运动中,也会产生大量的光和热,加上中心的黑洞喷流和绵延近1万光年的高密度恒星群,银河系的中心显得格外明亮。


科学新视野


首先,银河系最里面也不是一个亮点,而是一个黑点,如今我们知道那是一个黑洞,超大质量黑洞完全是黑的,不可能是太阳!

为什么网络上很多银河系示意图看起来银河系里面很明亮呢?银河系中心黑洞虽然很大,但相对黑洞周围密密麻麻的天体数量总和就显得很小了。

银河系中心周围布满了恒星,运行速度非常快,同时距离中心更近的恒星由于碰撞等原因轨道会发生变化,被黑洞吞噬,在吞噬的过程中会发出非常强大的能量,造成了银河系中心非常的明亮。除此之外,黑洞周围的恒星非常密集也会让中心附近变得比较明亮!

所以,很多时候,示意图就会把银河系中心描述的非常明亮,毕竟银河系直径有20万光年,黑洞的大小相对于20万光年太小了,示意图上很难显现出来。不过也有在银河系中心直接标准黑洞图像的示意图,这都无所谓,大家明白究竟是什么情况就可以了!很多示意图都是方便大家理解的!

最后说一点,也正是通过对银河系中心附近的恒星运动轨迹的研究,才让天文学家们发现了银河系中心的超大质量黑洞,同时,科学家们还发现,几乎每一个星系中心都有一个超大质量黑洞!


宇宙探索



图:银心

银河系的核心是一个质量巨大的黑洞,据测算其质量达到了400多万倍太阳质量。它位于人马座A*的位置。

图:人马座A*

人马座A*距离地球大约25900±1400光年的位置。这里有着一个功率强大的无线电信号源,也能探测到强烈的红外线能量。这是由于黑洞吸积盘里的气体分子和尘埃被加速到极高的速度并被黑洞吞噬时发出的。这些电磁波并不会被人的肉眼看见,这些明亮的亮点是通过射电望远镜或通过红外光波段拍摄到的。

图:活动星系的内部构造



银心周边的恒星非常的密集,也使得这个方向的星光非常的明亮。

需要说明的是,由于黑洞巨大的引力,使得光线都不能逃离,虽然黑洞会发射出霍金辐射,但这辐射十分的微弱,还不能够被目前的人类观测到。所以,黑洞是不能够被直接观测到的。

图:一些拍摄到的银心照片


讲科学堂


答:银河系中心很大一块亮度很高的区域,是分布非常密集的恒星组成。


由于在银河系中心和地球之间,产生过无数次的超新星爆炸,爆炸后的残留物质在星际空间中形成暗星云,导致银河系中心发出的可见光被阻挡,于是在地球上看时,形成了明暗相间的银河。

如果我们到银河系上方,看到的银河系如下图所示,该图是科学家根据银河系的相关数据,用计算机模拟绘制的:

可以看到,在银河系中心附近,存在一个亮度很高的区域,我们称之为“银心”,银心直径约2万光年,厚度约1万光年;在银河系中心是一个430万倍太阳质量的超大质量黑洞,但是黑洞所占体积并不大。

天文学家通过X射线望远镜发现,在银河系中心黑洞附近,是非常密集的恒星,这些恒星的年龄一般都很大,平均年龄在100亿年以上,正是由于这些高密度的恒星分布,银河系中心区域显得非常亮。


据估计,银河系中心黑洞附近,恒星之间的平均距离还不到1光年;而在我们太阳系附近,恒星之间的平均距离是6光年,换算成体积分布的话,银河系中心附近的恒星分布密度,是太阳系附近的几百倍。

银河系属于棒旋星系,拥有大约2000亿恒星,有着数十万个星团;而我们太阳系,只是位于猎户座旋臂一颗毫不起眼的恒星,可以看到银河系附近的亮度并不高,基本可以算是银河系的“郊区”了。


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银河系最里边那个亮点是什么东西,是银河系的一个大太阳吗?

银河系中没有一个亮点,能看到明亮核心的都是通过银河系无数星星的位置建立3D模型后的棒旋状星系形状,我们在地球上看,即使再好的天体条件和合适的时间条件(比如夏天)也只能看到一块模糊的亮斑,而在这个亮斑中心似乎还有隐隐绰绰的黑色斑块穿过!这就是银道面上的尘埃带!上图就是我们在地球上(北半球)能看到的银河系,当然在任何区域我们都无法用肉眼看到这个效果,上图是用相机通过数十秒曝光后叠加的银河形象!中间一条有些弯曲的连续黑斑就是银道面上的尘埃,因为太阳系也在银道面上,因此对我们产生了比较严重的遮挡效果,因此真正的银心区域在可见光波段是难以观测清楚的!

上图中的左图是根据欧空局盖娅的银河系恒星位置测量卫星观测到的数十亿颗恒星后建立的上帝角度银河系的样子,我们太阳系在位于银河系中心约2.6万光年的位置!右图则是实际观测到的银河系形状,当然这是在近地轨道上的多次成像后拼接而成!

这就是银河系数十亿颗恒星位置测定后建立的3D模型,我们现在可以很清楚的看到核球处是一团恒星,并不是一颗超大的恒星!并且根据银河系的分类,它是属于棒旋星系,中心的核球是一个椭球,它长轴约4~5千秒差距,厚约4千秒差距(1秒差距约为3.26光年),占了整个银河系约10~20%的质量,这样的话大概就对银河系中心这个核球的大小有了一个概念!那么问题来了,整个银河系约包含了1000亿~4000亿颗恒星,即使是围绕核球公转的,那么核球的那么多恒星是围绕什么天体公转的呢?

当然这核球的中心必定有一个更大质量的天体,而核心区周围的尘埃遮挡,因此只能在X射线波段观测,上图是钱德拉X射线望远镜观测到的银心X射线耀斑,这是超大质量黑洞吞噬物质所爆发出的X射线!当然中子星和白矮星吞噬物质也会有大量辐射,但两者无论是规模上还是X射线的能量上都有比较大的区别!


当然这些特征都是被吞噬的物质受到吸积盘的压缩的高温而使物质原子中的电子受激所发射,能量越大,那么频率也将越高,因此X射线耀斑几乎就是黑洞吞噬物质的特征!根据对X射线耀斑能量的分析,银心黑洞的质量高达400万倍太阳质量以上,并且它仍然在不断的吞噬物质而不断增加!

上图是十几年里银心附近的恒星围绕这个看不见的天体公转的过程,当然银河系中也不止这一颗恒星,而核球区域疑似黑洞的密度很高,据估计,甚至有数千个疑似黑洞存在!

钱德拉X射线太空望远镜发现的银心附近众多X射线源头,中心黑洞Sgr A*的位置已经标记,这些可见光波段难以觅其踪影的黑洞群构成了银心质量的重要来源,而银河系数千亿颗恒星正在围绕这个它们公转,日复一日,年复一年!


星辰大海路上的种花家


其实我之前也有类似的认识,我们的太阳系里面有一个小太阳,这个小太阳支配着我们的太阳系,而银河系中心还有一个大的太阳,支配着我们的银河系。但是其实这样的认识是错误的,那么我们的银河系中心为什么亮呢?有几种情况同时存在。



第一种情况是我们银河系的中心是一个黑洞,而不是太阳或者其他任何恒星,只有黑洞的强大引力和暗能量的神秘作用力才能把银河系数千亿恒星聚集在一起。黑洞本身是不会发光的,但是我们刚才说到了,黑洞在中心,黑洞又会不断吞噬离得近的恒星,所以黑洞吃饱之后会打嗝,特别可怕的高能粒子射线。



另外,黑洞吃东西的时候周围视界之外还会有一个名叫吸积盘的结构,吸积盘是黑洞一个非常重要的结构,它很亮,吸积盘类结构是天文学家观察或者发现黑洞的一个必备的手段。所以中心很亮可能是吸积盘,或者是黑洞的高能射线。


还有一个可能是人类的研究目的,其实现在没有一张银河系的图片是实拍的,都是渲染图片,而宇宙中的信息何止千万?所以天文学家还给星系分类,看星系核心和周边旋臂的突出结构。银河系中心的圆点就证明银河系是一个标准的螺旋星系,螺旋星系中央的形状不只是原型,还有棒状螺旋星系等等。


宇宙与科学


首先银河系最里面的亮点不是大太阳,而是有一个超大质量黑洞隐藏在其中——人马座A*的超级黑洞。太阳是银河系猎户座旋臂奥尔特星云里的一颗中等质量黄矮星,据统计银河系里有上千亿颗恒星都在围绕银核运动,超大黑洞附近分布着最密集的恒星群。

银河系最亮的地方由于恒星聚集,这里恒星密度很大,据科学家估计,大约有90%的恒星聚集在银河系中心,这里也是引力最复杂的空间。有人可能会问,黑洞会吞噬周围的一切,连光都无法逃逸,就算恒星再密集也会被吞噬,这怎么可能银河系最里面最亮的地方是黑洞呢?

这其实是因为人马座A*是银河系中心引力来源,它控制着大量的恒星围绕其运行,周围则有气体云、尘埃等,构成了一个庞大的恒星集群。并且这个黑洞目前处于休眠状态,并没有吞噬天体的意思,其实我们看到大量的恒星饶其公转,这不表明黑洞就会全部吞掉它们,这是由于黑洞的引力占据上风,控制了这些恒星的公转而已。

还有一个原因是由于黑洞周围有吸积盘的存在,吸积盘在围绕黑洞旋转时会放出巨大能量,其能量是远超过核聚变,所以吸积盘是无比明亮的,还有我们知道银河系中心聚集着大量的恒星,大量恒星发出的亮光也会使银河中心如此明亮。


星球上的科学


银河系的核心确实很亮,但比起那些活动星系核,它还差得远。它们的亮度也绝对不是像太阳的一颗恒星可媲美的。至于它们究竟是什么?这与20世纪60年代发现的类星体,还有着千丝万缕的关系,不妨来回顾一下。


类星体的发现。

1960年,艾伦·桑德奇最先在三角座发现了一个强射电源3c48,这个天体看起来和恒星差不多,只不过它有非常宽的发射谱线,简单来说,它比恒星要亮得多。亮多少?比整个银河系的亮度还要大200倍。后来天文学界发现了越来越多的这样的天体,但它们具体是什么没人知道。

后来,一个叫施密特的人,在分析这些天体的光谱时,恍然大悟。原来这些光谱对应的正是我们熟悉的氢光谱线段,只是由于巨大的红移,让我们认不出来了而已。在此之前,人们从未发现过红移如此之大的天体。

对于这些神秘的天体,天文学界得出了一个共识,那就是“类似恒星的天体”,于是给它取名“类星体”。为什么只是类似,而不是呢?因为以恒星的热核反应,是不可能释放出如此多的能量。

类星体可能是黑洞,还是白洞?

根据质能公式,类星体能释放如此多的能量,说明它的质量也是巨大的,这么巨大的质量,那得拥有多大的引力才能把它们汇聚在一起啊,这似乎只有黑洞能办到吧。然而,黑洞会如此之亮吗?黑洞不是应该吸收光吗?

难道是相对论场方程预言的“白洞”。毕竟只有像白洞一样,不断向外喷洒物质的天体才可能产生这么巨大的光亮吧。这似乎确有可能!

类星体与星系核的光谱很相似

与此同时,天文学家观察一些星系核心时,也发现了和类星体一样的光谱线。比如,赛佛特星系的星系核的光谱就和类星体的光谱很相似,而这类星系核之前被统称为“活动星系核”。这似乎意味着类星体与星系核存在着某种联系。

为了获得答案,我们只有去星系的核心一探究竟,但星系核太亮了,大量的尘埃与气体围绕在周围,根本无法探测其内部。银河系的核心也是如此。

后来科学家想到可以用红外波段来探测,因为红外波段波长比较大,更容易穿透尘埃。于是,1995年~2005年,天文学家们对着银心真正观测了10年。在凯克望远镜的帮助下,逐渐绘制出了银河系中心部分的恒星运动轨迹。

揭秘银河系核心

通过绘制出的银河系核心周围恒星的运动轨迹,科学家发现这些恒星都在一个很小的区域内转,范围大约只有冥王星的公转轨道面积。



而这些恒星的总质量却达到了约400万个太阳质量,并且通过核心发射出来的射电辐射,科学家们能计算出核心大概的大小,也就约0.3个天文单位,比水星的轨道范围还小点。而这么小的一个核心却要吸引住周围400万个太阳质量的恒星们,无疑就只能是黑洞了,而且还是超大质量的黑洞。

在这一结论的基础上,也就能揭秘类星体、以及活动星系核了。

所谓的类星体就是遥远星系的星系核,而所有的星系核中都有一个超大黑洞。当这个超大黑洞疯狂地吸收周围物质时,周围的物质会被撕碎,化为吸积盘围绕黑洞旋转,这和土星的光环差不多,只是它更为狂暴。

吸积盘里的物质颗粒在高速旋转中相互摩擦,释放出大量的光和热,这比恒星内的氢聚变可效率多了。旋转的吸积盘将还未被黑洞吸收的高能粒子,沿着黑洞南北两极抛洒了出去,形成相对论性喷流。如果喷流正对于我们,我们就会看见一个明亮的大光点。

而所谓的活动星系核,就是上述正在胡吃海喝的超大黑洞,而我们银河系核心其实已经断粮好久了。

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