银河系的『大家长』

文北 辰

发现“大家长”

从远古时代，人们就开始对星空中一片白茫茫的区域产生疑惑。它就像是一条长链，从天空的一边延伸到另一边，随着季节的变化，方位各不相同，它被叫作“银河”。银河就是我们太阳系所在的星系，太阳环绕着银河系的中心运行。长期以来，“究竟有什么力量迫使太阳系围绕着银河系的中心运转”这个问题一直困惑着天文学家。后来人们才知道，银河系的中心有黑洞，是黑洞的强大引力迫使所有的天体都要围绕它旋转运行。黑洞就像是一个“大家长”那样，管理着恒星的运行。

银河系中心的黑洞在人马座，被称为“人马座Sgr A*”。它的体量巨大，大概有440万个太阳质量。科学家认为，它可能与暗物质共同作用才能发挥巨大的能力，驱动恒星围绕它运行。

人马座Sgr A*在射电望远镜刚刚诞生的时候就被发现，但那时它被认为是来自太空的射电波。后来科学家确定它位于银河系的中心，才被称为“人马座A”。之后，科学家又进一步明确了它的位置，才把它称为“人马座Sgr A*”。

2002年，莱因哈德·根泽尔研究小组发现，在人马座Sgr A*的旁边，有一颗恒星围绕它运行，通过测量两者之间的关系，研究人员知道了这个黑洞的大概质量。2009年，另一个研究小组公布了更多的恒星绕行的观测结果，证据确凿地证实了银河系中心的确存在一个巨大的黑洞。正因为如此，2020年的诺贝尔物理学奖颁发给了发现黑洞的科学家。

甚大阵射电望远镜看到的人马座Sgr A*

“混乱”的地方

有黑洞存在的地方，一定是个“是非之地”，黑洞会把周边的恒星吞噬掉。它首先把恒星拉扯到自己的身边，让恒星围绕着自己。这时恒星运行得越来越快，最后被黑洞撕扯成碎片。

科学家在银河系中心发现了G2，他们开始以为G2是星云，后来才意识到搞错了，G2不是星云，而是两颗恒星。也许它们本身不是双星，但是在接近黑洞的情况下，融合成更加巨大的恒星，这样才可以抵御黑洞的引力，避免被吞噬的命运。它们在被黑洞拉扯的情况下变成了长条状，因而被误认为是星云。

G2距离黑洞大约250亿千米，这个距离放在太阳系内，应该会在海王星轨道附近。这个距离太近了，极其接近黑洞，但G2还没有被黑洞吞噬。也许吞噬需要很长的时间，长长的星云外形仅是暂时的表现。

事件视界望远镜拍摄的银河系中心黑洞

银河系的黑洞并不狂暴。通常，狂暴的黑洞在吸收了太多恒星的情况下会发生喷流，那是宇宙中最壮观的景象。目前人马座Sgr A*还处于安静阶段，但它有很多不安分的表现。2015年1月5日，美国宇航局的报告显示，他们观察到了比平常明亮400倍的X射线耀斑，这就是天体落入黑洞的表现。当黑洞吸收天体时，还会出现磁场扰动。当磁场纠缠在一起，还会带来一些其他变化，在电磁波的各个波段表现出来。

3D渲染效果下的黑洞

给黑洞拍照

天文学家为了让公众知晓银河系中心的黑洞究竟长啥模样，准备为它拍摄一张照片。给人马座Sgr A*拍摄照片可不是一件易事。

黑洞不发光，光学望远镜就观测不到它。但是它能发出电磁波，射电望远镜据此能观测到它。单个的射电望远镜也没有这么大的分辨力，为此科学家创造了虚拟望远镜这种技术，把多个望远镜组合在一起，集成一台大望远镜。拍摄黑洞照片的望远镜由8座毫米/亚毫米波射电望远镜组成，这些望远镜分布在世界各地，组合成的口径相当于地球直径大小，被称为“事件视界望远镜”（EHT）。它的分辨率可以达到哈勃望远镜的1000倍。具备这么强大的分辨力，就能给黑洞拍摄照片了。

事件视界望远镜对人马座Sgr A*开展了多个晚上的观测，每次连续采集好几个小时的数据，再经过不同的计算方法得到数千张图像，最后平均各种因素生成主图。2022年5月12日，事件视界望远镜终于生成了一张银河系中心黑洞的照片。这是一个环状的圆形斑点，图中明亮的就是周边的气体云。由于地球位于银河系的边缘，因而这张照片的拍摄角度有所倾斜（大概倾斜了不到30度）。

人们终于“看见”了银河系中心的黑洞的模样，这是事件视界望远镜第二次发布黑洞的照片。前一次发布的是室女座M87星系中心的黑洞照片。虽然这两张照片看上去并无太大的区别，但却耗费了巨量的设备资源。建成事件视界望远镜是一个了不起的壮举，下一步，科学家还会建造更高级的事件视界望远镜，用以制作揭示黑洞的轮廓如何随时间变化的纪录片，这样我们就可以进一步了解银河系中心的黑洞，更详细地了解黑洞的周边环境。