银河系中心为1200亿太阳的“超级大质量黑洞体”

翁志远

中国人民大学信息学院

银河系中心为1200亿太阳的“超级大质量黑洞体”

翁志远

中国人民大学信息学院

茫茫宇宙中银河系是一个完全独立的星系，仙女座星系M31是距离银河系最近的大星系，距银河系约250万光年。浩瀚宇宙依据星体质量排序称霸,太阳系主角是位居中心的太阳，拥有99.86%太阳系质量成为“太阳系主宰”。银河系侧看像一个中心略鼓的大圆盘，拥有1000～4000亿恒星，如同太阳系被超级放大。所有恒星长期的围绕一个中心质点运转，与地球火星、木星土星、天王星海王星长期围绕太阳运转大体相同。经科学计算，银河系中心点的黑洞质量达到1000～1200亿太阳，此超级大质量黑洞的“视界线”达到2688～3226亿公里,约50倍太阳到冥王星距离。该超级大质量黑洞星体犹如我们太阳系中的太阳,统治着整个的银河系及空间范围，成为“银河系的主宰”。

银河系；银河系中心；黑洞；超级大质量黑洞；视界线

引言：

月球遇到地球便顺从的围绕地球运转；地球遇到太阳又“听话地”围绕太阳运转；即使太阳系内再添加100个、甚至1000个地球,也都要“服从”太阳并以太阳为中心围绕其运转。银河系有1000～4000亿恒星,包括几十倍、几百倍太阳质量的超新星,也都非常“顺从地”成为银河系中心点黑洞体的“子民”。在浩瀚的宇宙中,根据星体质量及其引力进行“排序称霸”，太阳拥有99.86%太阳系质量成为“太阳系主宰”；银河系相当于太阳系的超级放大,由此可想而知,能统治银河系并且盘踞银河系中心的“黑洞体”,其质量应该非常的巨大。

1、有关银河系和黑洞介绍

1.1 银心：星系的中心凸出部分，是一个很亮的球状，直径约两万光年，厚约一万光年。这个区域由高密度的恒星组成，很多证据表明，在中心区域存在着一个超级巨大的黑洞，星系核的活动十分剧烈。核球的中心部分是银核，它发出很强的射电、红外、X射线和γ射线，其性质尚不清楚。但是由于目前对大质量的黑洞还没有结论性的证据，所以天文学家们谨慎地避免用结论性的语言提到大质量黑洞和超级大质量黑洞。

1.2 银晕：银河晕轮弥散在银盘周围的一个球形区域内，银晕直径约10万光年。这里恒星的密度很低，分布着一些由老年恒星组成的球状星团。银河系是一个Sb或Sc型旋涡星系，拥有1000～4000亿颗恒星，为本星系群中除仙女星系外最大的巨星系。

1.3 仙女座星系（Andromeda Galaxy也称为梅西尔31）：星表编号为M31和NGC224，是一个螺旋星系，距地球约250万光年，是银河系除麦哲伦云（银河系的伴星系）以外最近的星系。仙女座星系被相信是本星系群中最大的星系，直径约20万光年，外表颇似银河系。本星系群的成员有仙女星系、银河系、三角座星系，还有大约50个小星系；史匹哲太空望远镜最近的观测显示，仙女座星系有近1～2万亿颗恒星，数量远比银河系多。

1.4 黑洞：是一种引力极强的天体，就连光都不能逃脱其引力。当星体的史瓦西半径小到一定程度时，连垂直表面发射的光都无法逃逸，因此成为黑洞。黑洞还存在一个边界，称作事件视界，它和刚好不能从黑洞逃逸的光线的轨迹相重合。视界线（event horizon）：天文学术语，指黑洞的边界，在此边界以内的光,无法逃离。

2、理论及方法分析

2.1 银河系相当于一个规模庞大的太阳系，宇宙中是一个完全独立的星系，外星系与银河系相距遥远，仙女座星系M31是距银河系最近的大星系（约250万光年）。万有引力与它们的质量成正比，再与它们两者距离的平方成反比。由于外星系与银河系相距达250万光年以上，将250万光年被折算成公里和米,再进行平方计算和反比计算，最后的数据结果将非常的微小，完全可以忽略不计。

2.2 银河系拥有1000亿～4000亿恒星，与我们太阳系情况一样，银河系（及河外星系）所有的星体能够聚集到一起，完全是依靠它们质量产生的万有引力。银河系中所有的恒星，都是围绕一个相同的中心点运转；如同太阳系中所有行星、彗星围绕太阳运转一样。如果银河系中心点不存在超级质量星体吸引，其外部和边沿的恒星高速圆周运动，产生的巨大离心力，这些恒星都将全部被离心和甩飞。

2.3 太阳占太阳系总质量的99.86%；产生的引力笼罩整个太阳系，成为太阳系的“主宰”。与太阳系情况一样，银河系中心点也应该有一个超级大质量星体，才能够吸引和控制1000～4000亿恒星不被离心。经科学计算，银河系中心点星体的质量达到1000～1200亿太阳。与太阳统治太阳系一样，只有银河系中心点质量达到1000亿太阳质量以上，才能够有资格,统治和控制银河系1000～4000亿颗恒星(包括质量达到几十倍、几百倍太阳的超新星)不被圆周运动离心甩飞。

2.4 如果说星体质量达到3.8倍太阳就能够形成小质量黑洞，星体质量达到1000亿～1200亿太阳，吸引光线和形成黑洞应该是一个必然结果。经过科学计算，银河系中心的黑洞“视界线”达到2688～3226亿公里（约0.03光年）,相当于50倍太阳到冥王星距离。浩瀚宇宙拥有1000～2000亿星系，距离银河系最近的仙女座星系有1～2万亿颗恒星，其恒星数量远比银河系多。外星系与银河系情况基本相同，因此其他星系的中心点,也应该同样存在有“超级大质量黑洞”。

3、详细计算过程

3.1 排除外界对银河系的引力影响：银河系在宇宙中是一个完全独立的星系，其他星系与银河系距离遥远，仙女座星系M31是距离我们银河系最近的大星系（约250万光年）。万有引力与它们的质量乘积成正比，与它们距离的平方成反比。外星系与银河系的距离达到（甚至超过）250万光年，我们把250万光年折算成公里和“米”，再进行平方计算和反比计算，引力数据将极其微小，可忽略不计。

3.2 排除银河系内部恒星对太阳的影响：在银河系内部，距我们太阳最近的恒星是比邻星，两颗恒星质量基本相同,但相距却达到40万亿公里，虽说是比邻却也远在天涯。因此，我们太阳受比邻星引力控制的可能性也几乎为零。

3.3 银河系中心点“星体”与“太阳”,建立简单的两点关系：通过以上的数据显示，外星系与银河系间距在250万光年以上，因此外星系对银河系（对我们太阳）的引力作用完全可以被忽略掉。银河系内部：恒星间距达到40万亿公里以上，它们的质量基本上相同，40万亿公里折算成米，再进行平方和反比计算，数据将非常小，所以太阳不受比邻星控制。由此可以看出，太阳仅受银河系中心“黑洞星体”控制，可以把银河系中心的（黑洞）星体当成一个“质点”，再把太阳当成另外一个“质点”，采用简单的两个“质点”引力公式进行计算。

3.4 参考数据（来源自“维基百科”）：

太阳与银河系中心为2.5×10^20米；

太阳质量为2.0×10^30千克；

太阳环银河系中心圆周运动的轨道速度220公里∕秒（需折算成为m∕秒）；

引力常数G＝6.67×10^-11；

向心力公式：F向=mv^2∕R，经计算银河系中心星体对太阳的引力：F向＝mv^2∕R=2.0*10^16*220^2∕2.5（简化）＝3.872*10^20牛顿；

再采用万有引力公式：F＝GmM∕r^2；计算另外“质点”的质量。银河系中心点的“星体质量”M＝Fr^2∕Gm=3.872*2.5^2*10^60∕6.67*2.0*10^19（简化）＝1.814×10^41千克（或1.814×10^38吨）；相比后约为太阳质量的1000亿倍。因此得出：银河系中心星体（黑洞体）的质量约为1000亿太阳质量；

如果按照太阳绕银心圆周运动的轨道速度250公里∕秒计算（数据来源“百度百科”、“360百科”、“互动百科”、“搜狗百科”等）：F向＝mv^2∕R=2.0*10^16*250^2∕2.5（简化）＝5.0*10^20牛顿(N）；采用万有引力公式F＝GmM∕r^2计算另外一个质点的质量，得到银河系中心点的“黑洞星体质量”M＝Fr^2∕Gm=2.3426×10^41千克（或2.3426×10^38吨）；再与太阳质量相比，得出：银河系中心点黑洞星体的质量约为1200亿太阳质量；

据斯隆数字巡天(简称SDSS)报道：中国科学院国家天文台与德国马普天文所(Max-Planck-Institute for Astronomy)的天文学家合作，首次利用SDSS-II的大样本晕星数据精确定出银河系的中心质量约为1千亿个太阳质量。如果3.8倍太阳质量能够成为黑洞，那么质量达到1000亿～1200亿太阳，完全的有资格称之为“超级大质量黑洞”。

3.5 黑洞“视界线数据”的计算：史瓦西半径：Rs＝2GM∕c^2（G为万有引力常数，M为天体的质量，c为光速）。黑洞星体质量M＝1.814×10^41千克（1000亿太阳）；光速c＝3×10^8米；引力常数G＝6.67×10^-11；计算结果：视界线Rs＝2.688×10^14米（约2688亿公里）,折算成光年约0.028光年。按照黑洞星体的质量M＝2.3426× 10^41千克（1200亿太阳）；视界线Rs＝2GM∕c^2＝3.226×10^14米（约3226亿公里），折算约0.034光年；为方便记忆均取0.03光年。

4、结论：

4.1 观测得到的很多其他证据也充分的表明，在银河系中心区域存在着一个大质量黑洞，星系核的活动十分剧烈。银核区域发出很强的射电、红外、X射线和γ射线；性质尚不清楚(备注：这是黑洞现象的一个必然结果，本人不才,完全能够对此问题做出合理解答)。极有可能包含一个大质量黑洞，但是由于目前对大质量黑洞还没有结论性的证据，所以天文学家们谨慎地避免用结论性的语言提到大质量黑洞。经过科学计算,银河系中心黑洞体质量达到1000亿太阳质量,与银河系1000～4000亿恒星(超新星)进行比较,还达不到1比1关系(无法与太阳拥有99.86%太阳系质量进行比较)。

4.2 茫茫宇宙中根据星体质量进行排序称霸：太阳拥有太阳系99.86%质量,才能够让地球火星、木星土星、天王星海王星以及数百卫星及矮行星和数以亿计的太阳系小天体“臣服”。银河系是太阳系的超级放大,拥有1000～4000亿恒星(和超新星),这些恒星及超新星能够始终如一的围绕银河系中心点运转,这个银河系中心点的星体质量应该超级巨大,才能够吸引控制银河系遥远的恒星不被离心力甩飞。经计算为1000～1200亿太阳，该“超级大质量黑洞星体”，如同我们太阳系中心的太阳，成为控制银河系的主宰。

4.3 1888年,达尔文曾给科学下过一个定义：“科学就是整理事实，从中发现规律，做出结论”。在人类漫长的历史进程中,人们长期认为地球居于宇宙的中心，太阳和其他行星围绕地球转,这种理论影响人们思想长达千年以上。时过境迁,人们的思想得到很大程度的解放,不但对我太阳系进行了更加深入的了解,同时对银河系及宇宙,也有了一些认识和了解。人类对于未知世界的探索是永无止境的,科学文明在不断的深入与突破，科学定义和科学数据也在与时俱进。

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