20世纪天文学的伟大发现——银河系中心黑洞

　　摘要：银河系（theMilkyWay或Galaxy）是太阳系所在的天体系统，包括一千二百亿颗恒星和大量的星团、星云，还有各种类型的星际气体和星际尘埃。科学家发现银河系经历了漫长的过程。时至今日，科学家仍未对银河系大部分了解掌握，尤其是银河系的中心（银心），充满未知的迷雾，争论众多。本文将详细的对银河系中心从其发现到进一步深层次的揭秘进行介绍描述，带领读者了解，这20世纪天文界的伟大发现。
　　
　　关键字：天文学、银河系、Galaxy、中心
　　
　　1、科学进步--银河系中心的发现
　　
　　18世纪的天文学家认为，太阳和天空中所有的恒星构成了银河系，而太阳就处在银河系的中心。这一设想在19世纪被科学家沙普利推翻了。他研究发现，银河系的中心不在太阳，而是趋于人马座的一点。起初，人们用光学望远镜企图窥测到银河系中心的秘密，尽管人们有能力把光学望远镜造得越来越大，能够望得越来越远，但仍然看不见银河系中心真面目。后来才弄清了这一原因，那是因为银心附近布满了大量的尘埃，这些尘埃就像一片白朦朦的大雾或刮起的黄朦朦的沙尘暴一样，可以遮挡住人们的视线。近几十年以来，红外天文学、射电天文学和x射线天文学的飞速发展，给天文学家探测银河系中心的奥秘提供了新的观测工具和手段，因为红外线、射电波和x射线均可以穿过尘埃屏障。这样，来自银河系中心的红外线、射电波和x射线，就像是从银河系中心出发的使者，可给们带来银河系中心的一些重要信息。
　　
　　银河系的中心也就是银河系的自转轴与银道面的交点，而银河系的核球即银核是在人马星座方向。用赤经、赤纬来表示的话，它2000年时在赤经17度45.6分，赤纬-29°00′，这一“点”就在人马座伽马星西北不远，靠近蛇夫座和天蝎座边界附近。至此，人们似乎已经发现了银河系中心的秘密，然而，不断出现的新的观测结果迫使人们做出更深入的思考。
　　
　　2、百家争鸣--银河系中心的探知
　　
　　科学家们通过观测发现，来自银河系中心的红外辐射、射电辐射和x射线辐射相比，比其他区域都强大得多。人们猜测，银河系中心可能不是简单的恒星密集，是什么状况也难下结论。至1971年，两位英国天文学家在分析了对银河系中心区的观测结果后指出，它的中心应该是一个有着一定质量的“黑洞”.他们预言，如果他们所提出的假说是正确的话，那么，银河系中心还应该有一个强射电源，并且这个强射电源发出的辐射应该是同步加速的。几年之后，人们果然在银河系中心方向发现了这样一个发出强烈同步加速辐射的强射电源，它就是人马座a,是所知银河系内最大的射电源。一些人据此判断，人马座a极有可能就是一个大质量的“黑洞”,但是一些人认为只能暂时将它看作是大质量“黑洞”的最佳候选者，但时至今日，仍有一些科学家坚持银河系中心可能是密度极高的恒星集团，并非是什么超巨“黑洞”.他们认为，对于银河系中心存在强射电辐射和红外辐射这种现象，用其他非黑洞理论解释也能说明，譬如恒星之间频繁、剧烈的碰撞或许也能产生人们已经观测到的那些现象。其次，人们对银河系中心的情况了解得确实太小，比如，银心发出的可见光们完全看不到，而实际上恒星物质的辐射大部分都是在可见光波段。如此一来，在只看到一个物体的很小部分时，就想对整个庞然大物进行整体描述，有如瞎子摸象，肯定会出现差错。因此银河系中心是否有黑洞，其真实的分布状况究竟如何，在没有充分观测证据的情况下，还无法下最后的结论。
　　
　　3、有据可循--超巨黑洞说的肯定
　　
　　欧洲科学家宣布了银河系中心存在超巨黑洞的最佳证据。他们说，过去20年中，科学家们一直在观测银河系中心一些星体的活动情况，尤其对一颗名为S2的星体的运行轨道进行了跟踪研究，最终得出结论：S2附近确实存在一个巨型黑洞。质量是太阳7倍的S2,以每小时1.8亿公里的高速每15.2年绕银河系中心一周。之所以如此高速，是因为它周围存在黑洞，“害怕”被黑洞“吞噬”.经过计算，这一黑洞距地球2.6万光年，质量是太阳的370万倍。
　　
　　宇宙中所有的大型星系中心都有一个超大质量黑洞。超大质量黑洞大多是在130亿年前的早期宇宙中形成的，那时宇宙充斥着大爆炸时期残留的气体云，一些区域用浓稠的星际气体，从而形成了数千万颗恒星。最初的恒星中多数都是超大质量恒星，它们温度极高，燃烧速度也快，它们在死亡时留下了大量的黑洞。
　　
　　引力将许多黑洞牵引到了一起，在早期宇宙中它们相互合并，形成更大的黑洞，束缚住越来越多的星际气体。气体云在围绕黑洞旋转的过程中演化了数以亿计的恒星，形成了现在的星系。这个超大质量黑洞是整个星系的引力核心，它的引力牵引着该星系中所有的恒星绕自身公转。如果没有这个黑洞，整个星系的结构就会散架。
　　
　　4、深入考验--中心黑洞不只一个
　　
　　当一颗恒星正在太空无穿行，突然，一个黑洞迎面出现，眼看就要将其吞噬。令人惊异的是，这个恒星竟然以极快的速度从黑洞旁边掠过，瞬时逃亡于茫茫宇宙中。这颗诡异的恒星可不是凭空杜撰出来的，它在1600万年前确实曾经从黑洞的魔掌中逃脱过。而当它经过地球附近时，它的行踪被一名科学家偶然捕捉到了。一般恒星的运行速度最多不会超过每秒240千米，而科学家发现的这颗恒星正以每秒850千米的速度疾驰，这足以使它逃离银河系的束缚。
　　
　　科学家根据它的运行轨迹推测，这颗超速恒星很可能来自银河系的中心，是从银河系的中心逃逸出来的。那么它为什么没有被超级黑洞所吸引甚至吞噬，反而能安全地离开呢以前人们认为，这颗恒星曾是一个双星系统的一部分。当这对双星过于靠近银河系中心的黑洞时，强烈的引力就会将这对双星拆开，俘获一颗恒星，同时将另一颗恒星以极大的速度向外抛出。现在，科学家有了更大胆的假设，可能银河系中心不止一个黑洞，而是两个超速恒星就是从银河系中心被这两个黑洞抛出来的美国科学家杰克·希尔斯就曾经详细讨论过两个黑洞同时作用，使恒星加速的情况。恒星正是在两个黑洞的共同作用下才有了足以逃脱银河系的惊人速度。
　　
　　这真是令人匪夷所思黑洞不仅放弃了它对恒星引以为傲的强大吸引，反而慷慨地赠与了恒星冲出银河系的自由。究竟是两个黑洞兄弟有意为之，合力塑造了超速恒星，还是“鹬蚌相争，渔翁得利”,恒星在黑洞兄弟的斗争中钻了空子，才获得了惊人的速度现在还没有明确的答案。科学家目前一共观测到9颗这样的超速恒星逃离了银河系，研究人员估计今年还会发现10多颗。并且人们已经掌握了越来越多的信息，比如，如果一大团恒星盘旋着落向银河系的中心黑洞，就会有许多恒星在差不多同一个时刻被抛掷出来。每一颗已知的超速恒星都是在不同的时刻离开星系中心的，所以应该不曾出现过一次超速恒星的大爆发。
　　
　　随着人们对超速恒星的继续追踪研究，或许真的能给我们带来关于银河系中心的崭新的图景。
　　
　　参考文献
　　
　　1.百度百科，银河系中心　　
　　2.白维家。银河系中心的秘密[j].宇宙探索UNIVERSE　　
　　3.朱维和。银河中心的黑洞[j].《大自然探索》1987年04期　　
　　4.沈志强。银河系中心超大质量黑洞[j].PHYSICS2007,36（12）
　　5.无。银河系中心存在黑洞的进一步证据[j].物理通报2002　　
　　6.无。银河系中心存在超大黑洞天文学家又有新证据[j].物理通报2005