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发信人: meteor (给我一个愿望), 信区: other
标  题: 银河系核心的秘密(zz)
发信站: 听涛站 (2002年04月03日19:58:30 星期三), 站内信件

（转自上海网上天文台）　

  银河系核心的秘密

  天文学家发现在银河系的中心存在一个人们寻找了很久的特别天体－黑洞，但它的发
现又带来了更多的不解之谜。



  编译：LinQ  （编译版权所有，未经许可请勿转载。）（原文来自：http://science
.nasa.gov)

  2002年2月21日: 在很多精彩的侦探故事里，发现线索往往使得事件更加神秘，在天文
学家研究宇宙奥秘的现实中，同样有此规律。美国NASA的昌德拉空间X射线卫星证实了人
们长期对银心可能存在黑洞的猜测。但这一发现同时又使科学家们陷入了更多的迷惑之
中。





  上图: 昌德拉望远镜拍摄到的银河系中心X射线图像，超大质量黑洞就隐藏在图中心那
个明亮的白色斑块之中。[more]


  黑洞是这样一种天体，它的质量非常巨大，而且非常致密，以致连光线也无法逃脱它
的引力束缚。几十年前，理论家们就已知道比太阳质量大10倍以上的恒星会以超新星爆
炸的形式结束自己的生命，将大量的物质抛射到星际空间，同时在其中心留下一颗致密
的天体，当剩余质量超过太阳质量的3倍时，这一致密天体就会是一个黑洞。


  1974年，英国天文学家马丁－尼斯爵士（Sir Martin Rees）提出在一些星系的核心应
该存在超大质量的黑洞－－其质量可能是太阳质量的数百万倍甚至超过10亿倍－－的想
法。他那时所指还都局限于具有活动核的星系。它们在从伽玛射线到无线电波的各个波
段都发出强烈的辐射，还常常有闪烁现象，它们往往会将巨大的带电粒子流喷向星系际
空间。尼斯认为星系中心的黑洞正是造成这些巨大活动性的能量来源。

  “我们实在想不出还有什么别的途径会让活动星系核（AGN）产生如此巨大的能量喷射
”，NASA总部空间科学办公室的昌德拉计划科学家 Donald Kniffen 如此说道，“唯一
可能的解释就是黑洞”。后来出现了更大胆的想法，认为不仅仅活动星系核可能在其核
心拥有如此巨大的怪物，即使象银河系这样的普通星系的核心也完全可能有黑洞。


  1974年,正当尼斯还在猜想活动星系中可能存在黑洞时，美国的射电天文学家 Bruce
Balick 和 Robert Brown 在观测我们的银河系相对较为平静的核心时，发现了一个十分
致密且亮度发生变化的射电源，其行为特征很象一个暗弱的类星体－一种十分遥远的，
位于宇宙边缘的活动星系核，而这个“类星体”距离我们仅仅26000光年，就在我们的家
门口。因为它位于一个较大较为延展的已知射电源－人马座A之内，人们把它命名为人马
座A*。


  上图: 象昌德拉这样的X射线望远镜可以检测到被旋转吸入黑洞的超热气体发出的炽热
光芒。


  在此后的20多年里，天体物理学家们在射电、光学和近红外波段都对银心进行了艰苦
的观测和研究。观测到银心附近物质以每秒1400公里的超高速旋转，使得科学家们越来
越相信那里应该存在一个体积很小，质量却有太阳质量的260万倍的“怪物”，那是不是
一个超大质量黑洞呢，抑或仅仅只是数百万颗紧紧挨在一起的普通恒星的集合？


  只有X射线观测可以给出明确的说明，因为当黑洞吞食物质时发射X射线将是一个理想
的判据，而且X射线可以穿透银心方向厚厚的气体和尘埃，因此，对人马座A*的X射线观
测将成为至关重要的一环。


  昌德拉于1999年7月发射后仅仅数月就取得了成功。这个伟大的观测台将观察目标指向
了与著名的射电源“人马座A”相对应的X射线源。天体物理学家们在2000年1月公布了他
们的发现，为他们取得了证实银心存在超大质量黑洞的成就而欢呼雀跃。但却存在一个
问题：即观察到的X射线强度仅为理论预测的五分之一。也就是说，相对于这个活动星系
核的活动性而言，它在X射线波段似乎太暗了。


  右图: 昌德拉望远镜拍摄到的人马座A和A* [more]


  这一矛盾意味着什么呢？


  随后进行的一些射电和X射线观测为天文学家们提供了一个可能的答案：大约1万年前
，在人马座A*附近爆发了一颗超新星，快速碰撞的气体吹开了周围的星际气体和尘埃，
减少了流入银心超大质量黑洞的物质数量，从而造成发射X射线的减少。


  然而，确实还在不断有物质落入其中，2001年，就在昌德拉警觉的眼皮底下，人马A*
突然增亮了。就在几分钟之内，亮度增强到平时的45倍以上，然后在3小时后又恢复到增
亮之前的状态。释放出的能量相当于黑洞一下子吞下了象一个彗星或小行星那样大的天
体！而且，从X射线增亮及随后变暗的规律，科学家们还计算出人马A*仅有1500万公里，
也就是比水星绕太阳的轨道的四分之一还小。在这么小的空间范围内存在的巨大质量，
已经完全证明了这就是一个黑洞。


  左图: 银心附近的恒星由于超大质量黑洞的引力作用而飞快地运动。图中黄色标志即
为人马座A*的位置。 [more]


  然而仍然存在一个关键的谜：银心的超大质量黑洞是从哪儿来的？


  Kniffen 说，“理论家们对此感到特别迷惑。一种想法是超大质量黑洞在星系形成时
就已存在了。另外一种想法则认为一个恒星质量大小的黑洞会不断地吸积物质，逐渐长
成一个超大质量的黑洞。还有人设想超大质量黑洞是一群较小的黑洞集合碰撞后并合在
一起而成的。”当然，也可能完全是另外一种意想不到的方式。


  近来，昌德拉还发现了介于恒星大小的黑洞和超大质量黑洞之间的品种，它在一个叫
M82的不规则星系中发现一个大约为500个太阳质量的大黑洞。令人惊讶的是，它并非位
于M82的核心。那么，是否这样的大黑洞会慢慢地“沉”到星系的中心并成长为一个超大
质量黑洞呢？谁也不知道。


  科学家们依然面对许多谜团。，每当我们获得了一些新线索的是否，有些问题得到了
解答，却同时又产生了新的问题，我们可能始终只抓住了一些皮毛。如果福尔摩斯是个
天文学家，他会怎么做呢....





  Credits & Contacts

  作者r: Trudy E. Bell


  原文名：A Mystery in the Galactic Center

  Responsible NASA official: Ron Koczor


   Production Editor: Dr. Tony Phillips

  Curator: Bryan Walls

  Media Relations: Steve Roy

  The Science Directorate at NASA's Marshall Space Flight Center sponsors th
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understand how exciting NASA research is and to help NASA scientists fulfill
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