科普系列:飞向宇宙的边缘,第七站,银河系的主宰人马座 A*
探索还在继续,因为有了曲率引擎的加持,我们很快来到了银河系的中心地带,大家都很兴奋,因为可以近距离观察银河系中心的主宰黑洞:人马座 A*。这是一个存在于传说中的类星体,长期以来我们只认为它仅存在于数学计算上,直到2016年通过矩阵望远镜才拍到了它的宝贵照片。

驶向人马座 A*其实非常危险,银河系是一个棒旋星系,中心区域大约直径2万光年的区域里存在着银河系中一半的恒星,这些恒星的密度非常之高,银河系最中心的区域每立方光年几乎达到了28.9万颗恒星。一立方光年有多大呢,差不多比太阳系区域大那么一点点。虽然有如此多的数量,但危险并不是说我们会撞向这些恒星,而是如此大密度的恒星群里,辐射是极其恐怖的。相当于你停留在宇宙空间中发现,你的四周密密麻麻的全是恒星,而这些恒星的辐射能够将所有物质瞬间气化。

单论恒星数量来说,这里一片繁荣,每颗恒星都在高速运转,最接近黑洞的恒星公转速度可以达到光速的8%,也就是2.4万千米/秒,数字可能你没概念,如果你用这个速度奔跑,那么你在一秒钟可以从中国跑到美国。这里银河系最狂躁的区域,也是银河系里最明亮的区域,高密度的恒星群也就意味着以前这里的恒星密度更大,并且更容易形成超大质量天体。银河系中心的人马座 A*黑洞就是在这种密度下形成的。银河系存在了134亿年左右,最初的银河系可能是混乱不堪的,在星际尘埃的聚集下很快就形成了初代恒星,由于最开始的星云物质是非常浓密的,所以初代恒星都是一些超级质量的恒星,这些恒星的寿命非常短,最短的仅有1000万年左右的寿命。这些恒星结束主序星阶段后就会发生超新星爆发,超大质量恒星熄灭后的残骸就是黑洞。

由于这个区域的恒星密度非常大,只要有一个黑洞出现就会开始吸取吞噬周围的恒星物质,在庞大的引力下其他恒星就算也是超大质量恒星也只能任由黑洞吞噬。所以人马座 A*在数亿年前的某个时间就成长为了银河系中心的最大黑洞,并且开始统治整个银河系。人马座 A*具有400万倍太阳质量,虽说比起太阳是一个巨无霸,但这样的质量仍然不足以控制直径10万光年以上的银河系。可是我们却也无法搞清楚为什么它的引力能够渗透如此之远,目前科学界的解释是宇宙中可能存在暗物质,这些暗物质占宇宙物质比例的90%,它们的引力起到了决定性作用。

人马座 A*在宇宙中并不算大,银河系也只是一个小星系,对于隔壁邻居仙女座星系来说,银河系也就是个小弟弟。仙女座星系的中心黑洞是银河系人马座 A*质量的1.6倍。我们近距离观察人马座 A*发现,黑洞确实看不见,能看见的只有围绕黑洞旋转的物质,这些物质在黑洞的黄道面上形成一个旋转的圆盘,我们称之为吸积盘。理论上来讲我们看到的应该是一个甜甜圈样子的吸积盘,但由于黑洞的引力将光线也扭曲到了极致,所以黑洞背后的吸积盘就像是被硬掰到了前面。

和其他黑洞一样,人马座 A*也具有同样的结构,最外层是吞噬物质时形成的吸积盘,吸积盘和黑色区域的交界处就是事件视界,黑洞两极会在吞噬物质时释放超强的射线,而我们寻找黑洞的最好方式就是寻找黑洞两极的射线源。事件视界内是什么样子我们看不见,而且这里只进不出,没有任何物质可以完整地进入,哪怕是一颗小钢珠也会因为靠近黑洞的一面受到的引力远远大于另一面,小钢珠也会瞬间解体。

人马座 A*是银河系的主宰,它裹挟着整个银河系在宇宙中运动,太阳系也在人马座 A*的裹挟下随着银河系一起围绕着室女座超星系团中心运动,由于范围太大,银河系从诞生到现在都还没能转满一圈。