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銀河系中心為什麼會那麼亮?那裡到底藏著什麼東西?
2022/03/11
2022/03/11

人類曾經認為,地球就是宇宙的中心,日月星辰都在圍繞著地球運動,後來人類漸漸發現地球只不過是一顆圍繞著太陽公轉的行星,再後來,人類又發現太陽在宇宙中也只是一顆普通的恒星,它與數千億顆恒星一起,組成了一個被稱為「銀河系」的龐大星系。

借助日益進步的觀測技術,天文學家們現在已經描繪出了銀河系的具體模樣,正如我們常看到的相關圖片一樣,銀河系的形狀呈橢圓盤形,在其中心存在著一個非常明亮的區域。

需要指出的是,銀河系中心的明亮程度並不是什麼藝術效果,而是客觀上確實如此。

上圖顯示了在不同波段下觀測到的銀河系中心區域,按照從上往下的順序,分別是:無線電連續譜 (408 MHz)、原子氫光譜、無線電連續譜(2.4-2.7 GHz)、分子氫光譜、紅外線、中紅外、近紅外、可見光、X射線以及伽馬射線。可以看到,不管在什麼波段,銀河系中心都是很亮的。

那麼問題就來了,銀河系中心為什麼會那麼亮?那裡到底藏著什麼東西?難道是一個特別巨大、特別明亮的超級天體?

答案當然是否定的。實際上,銀河系中的恒星並不是均勻分佈的,從整體上來看,越接近銀河系的中心,恒星的密度就越大,而銀河系中心之所以那麼亮,原因其實就是那裡的恒星實在是太密集了。

在天文學中常會用到「秒差距」這種長度單位,1秒差距約為3.26光年。觀測資料顯示,在銀河系中心周圍半徑為100秒差距的球體空間裡,恒星的平均密度約為每立方光年2.9顆,半徑縮小為40秒差距,恒星的平均密度就增至大約每立方光年288顆,而在銀河系中心周圍半徑為1秒差距的球體空間裡,恒星的密度則達到了每立方光年大約28.9萬顆。

這是什麼概念呢?這樣說吧,在我們太陽系周圍的空間之中(注:太陽系距離銀河系中心大約2.6萬光年),恒星的平均密度大概只有每立方光年0.004顆,也就是說,在銀河系最核心的區域,其恒星密度大約是太陽系周圍空間的7200萬倍!

顯而易見的是,銀河系中心擁有如此密集的恒星,當然就非常明亮了,這相當合情合理。

順便講一下,正是因為銀河系中心的恒星太過密集,科學界才普遍認為,在那裡幾乎不可能存在生命,畢竟那裡充斥著各種對生命有害的輻射,還時不時地會發生威力巨大的超新星爆發。

值得一提的是,在銀河系中心,確實藏著一個非常特殊的天體——「人馬座A*」(Sagittarius A*)。

「人馬座A*」是位于銀河系中心的一個強大的射電波源,早在1974年,天文學家就通過光變觀測發現了它。

上圖顯示了「人馬座A*」(用五角星表示)以及附近恒星的運動軌跡(用移動的光點表示),這是天文學家利用凱克望遠鏡對「人馬座A*」進行了大約20年的持續觀測後得出的結果,可以看到,雖然「人馬座A*」的引力很強,但是它的體積卻極小。

天文學家根據觀測資料估算出,「人馬座A*」的質量約為太陽的430萬倍,其直徑卻只有大約4400萬公里。因為在宇宙中所有已知的天體類型中,只有黑洞這種極為緻密的天體才符合這些特徵,所以天文學家就大膽推測,「人馬座A*」應該是一個黑洞。

在後續的觀測工作中,天文學又發現,「人馬座A*」發出的無線電波及紅外線能量符合黑洞理論模型,這無疑為上述的「黑洞假說」提供了有力的證據,因此目前天文學界基本上已經確定,在銀河系的中心存在著一個超大質量黑洞。

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