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1 # cnBeta
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2 # 太空科學站
銀河系是一個直徑20萬光年的棒旋星系,太陽系只是銀河系獵戶座旋臂內一顆普普通通的黃矮星,距離銀心區域2.3萬光年,以240km/s的速度繞著銀河系中心的巨型黑洞人馬座A*作公轉運動。
在引力起主導作用的宇宙空間內,銀河系上千億顆恆星都在繞著人馬座A*公轉,然而人馬座A*的質量只有太陽的430萬倍,要知道銀河系的總質量可是達到了太陽的1.5萬億倍!那麼究竟為什麼430萬倍太陽質量的人馬座A*可以讓1.5萬億倍太陽質量的銀河系全體恆星乖乖繞其公轉呢?
答案就在銀河系內的恆星分佈以及暗物質分佈之中:
在銀河系中心區域附近除了黑洞外還存在著數量眾多的球狀星團,每個星團內都有幾萬到幾十萬顆恆星,而這些恆星間距往往又非常近,密度更是達到了太陽周邊恆星密度的千倍以上。環繞人馬座A*的正是這些球狀星團,由黑洞和星團組成的巨大引力聚合體使得銀河系恆星乖乖繞其公轉。
標準宇宙學模型表明暗物質佔宇宙物質總量的23%,而普通物質只有4%。這意味著銀河系內部還分佈著質量巨大的暗物質,其準確質量在0.6萬億到3萬億太陽質量之間。遺憾的是暗物質雖然早已被發現了存在的證據,但卻至今都沒有探測到一個暗物質粒子。
430萬倍太陽質量的人馬座A*吸引著臨近的球狀星團,它們構成的引力聚合體於暗物質一起維持著銀河系的引力平衡。
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3 # 艾伯史密斯
答:據估計,整個銀河系存在數百萬顆黑洞,在銀河系中心附近存在上萬顆黑洞,但是目前科學家在銀河系中心發現並確定的黑洞並不多。
天文觀測資料表明,銀河系年齡大約136億年,NASA最新公佈的資料銀河系有1.5萬億倍太陽質量,存在近2000億顆恆星。
根據恆星演化模型,大質量恆星在演化末期有可能形成黑洞,這樣的黑洞一般在3~100倍太陽質量之間,然後透過吞噬其他星體,或者透過黑洞合併形成更大質量的黑洞。
大質量恆星的壽命一般都很短,在銀河系漫長的演化中,肯定形成了眾多這樣的黑洞,保守估計有數百萬顆,甚至有可能超過一億顆;但這樣的黑洞質量太小,已經吸光了近距離的物質,絕大部分相對平靜,人類很難發現它們。
當有行星被黑洞吞噬時,黑洞會釋放強烈的γ射線和X射線,然後被人類觀察到;如果黑洞和一顆恆星形成雙星系統,那麼人類可以透過觀察恆星的異常行為發現黑洞。
比如人類發現並確定的首顆黑洞“天鵝座X-1”,是由一顆8.7倍太陽質量的黑洞,和一顆大約30倍太陽質量恆星組成的雙星系統;天文學家首先發現黑洞發出的異常X射線,然後再透過恆星的軌道確定了黑洞的存在。在我們銀河系中心,存在一顆大約400萬倍太陽質量的超大質量黑洞“人馬座A*”,周圍(3光年)還有一顆1300倍太陽質量的中等質量黑洞;在2018年,哥倫比亞的天文學家,在銀河系人馬座A*附近,一共發現了12顆黑洞,並在4月5日發表在《自然》雜誌上。
這些黑洞只是銀河系黑洞的冰山一角,據估計,在銀河系中心附近,存在上萬顆黑洞,但是絕大部分難以觀測,所以也叫做“隱形黑洞”;天文觀測還表明,靠近銀河系中心的恆星,基本都是些古老的恆星,平均年齡高達100億年,就是由於大質量恆星的年齡短,早已演化成中子星或者黑洞了。
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一組研究人員發現了我們星系中心附近存在數萬個黑洞的證據。在本週發表的一項研究中,哥倫比亞大學的 Chuck Hailey及其同事藉助美國宇航局(NASA))錢德拉X射線天文臺觀察後指出,銀河系中心附近有大量的X射線雙星。他們稱他們的發現為“密度尖峰”。
黑洞是否會被看見,會不會有足夠大的空間看到黑洞?黑洞本身是不可見的,但科學家可以利用間接的方法驗證它們的存在。例如黑洞在吞噬周圍物質的同時,會釋放強大的X射線。透過“目擊”物質進入,可以檢測到黑洞。
X射線雙星系統是表示存在黑洞的元素。當來自可見恆星的氣體轉變為不可見的黑洞時,會產生可探測的X射線。當氣態物質向黑洞下落並升溫達到數百萬度時會產生X射線,並可檢測到轉移。
在我們銀河系的中心有一個名為人馬座A(Sgr A)的超大質量黑洞。研究人員發現了人馬座A周圍有14個X射線雙星系統。這些黑洞中的每一個與人馬座A的距離都在三光年內。12個X射線雙星系統在上圖中以紅色標出。其餘兩個X射線源。這兩個異常值具有“特徵性爆發”,這導致研究人員推測他們可能包含了中子星 - 並不是他們真正想要的。
本週發表的研究表明,從我們的角度和人馬座A的距離只能看到含有黑洞的最明亮的X射線雙星系統。因此,該研究表明,人馬座A周圍仍有300至1000個X射線雙星未被發現。
人馬座A周圍這個區域發現的絕大多數X射線雙星被認定為可能含有黑洞。哥倫比亞大學的Aleksey Generozov和他的同事對該研究和其中的資訊進行的理論分析表明,銀河系中心附近可能存在10000至40000個黑洞。
這篇論文本週釋出在《自然》雜誌上。