银河系中心

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May 28, 2022

银河系中心是银河系的重心。从地球上看,它位于人马座,银河系的可见光带出现最为密集(赤经α 17h 46m,赤纬δ -29 ° 00 ′)。银河系中心包含质量为 410 万个太阳质量的超大质量黑洞人马座 A*。银河系坐标系的方向(由于历史原因只是近似)由银河系中心的位置(银河系经度≈0°)决定,但出于实际原因,银河系坐标系的零点是太阳。在 8.12 kpc,银河系中心离地球足够近(根据太空探测器 Hipparcos 和 Gaia 的测量结果为 8.178 ± 0.035 kpc),可以检查单个恒星的运动。在福尔曼星座中,与银河系中心直接相对的是银河系盘中可观测到的恒星密度最低的区域——银河系反中心。

隐藏在乌云后面

人马座(拉丁语人马座)包含特别多的恒星和星云,但在可见光下无法观察到银河系中心本身,因为它在途中被星际物质的暗尘埃云减弱了大约30个星等(因子1012)到地球会。然而,使用红外线辐射和无线电波等长波辐射以及短波硬 X 射线,观测是可能的,因为电磁波谱的这些部分可以更好地穿透星际尘埃云的区域。此外,银河系中心是银河系中所有天体的银河系旋转中心,因此可以间接访问。

无线电、红外线和 X 射线辐射

1931年,在射电天文学发展之初,卡尔·古特·扬斯基(Karl Guthe Jansky)成功地探测到了来自银河系中心方向的射电辐射。后来的观察将这种发射分解为不同性质的各种无线电源。这些来源之一,人马座 A(西),是大约 2 pc 大小的电离气体的近似螺旋形结构。它被一圈较冷的星际分子物质包围。非常紧凑的射电源 Sagittarius A * 位于 Sagittarius A 内。这个位于 α 17h 45m 40s, 04 和 δ -29 ° 00 ′ 28 ″, 2 (J2000.0) 的源位于银河系的中心。 1960年代以来,随着红外天文学的进步,银河系中心成为其首选目的地之一。一个S星团向内部越来越密集,其中心在人马座A*。令人惊讶的是,最里面的 0.5 pc 中的许多恒星都是年轻的、炙手可热的恒星。目前还没有完全理解它们是如何在那里的极端条件下产生的,或者它们是如何在仅仅几百万年的寿命期间到达那里的。到 1990 年代末,钱德拉 X 射线卫星的图像首次探测到人马座 A * 的 X 射线。早期的 X 射线望远镜已经探测到来自银河系中心区域的辐射,但由于角分辨率较差,它们的分配并不明确。令人惊讶的是,最里面的 0.5 pc 中的许多恒星都是年轻的、炙手可热的恒星。目前还没有完全理解它们是如何在那里的极端条件下产生的,或者它们是如何在仅仅几百万年的寿命期间到达那里的。到 1990 年代末,钱德拉 X 射线卫星的图像首次探测到人马座 A * 的 X 射线。早期的 X 射线望远镜已经探测到来自银河系中心区域的辐射,但由于角分辨率较差,它们的分配并不明确。令人惊讶的是,最里面的 0.5 pc 中的许多恒星都是年轻的、炙手可热的恒星。目前还没有完全理解它们是如何在那里的极端条件下产生的,或者它们是如何在仅仅几百万年的寿命期间到达那里的。到 1990 年代末,钱德拉 X 射线卫星的图像首次探测到人马座 A * 的 X 射线。早期的 X 射线望远镜已经探测到来自银河系中心区域的辐射,但由于角分辨率较差,它们的分配并不明确。到 1990 年代末,钱德拉 X 射线卫星的图像首次探测到人马座 A * 的 X 射线。早期的 X 射线望远镜已经探测到来自银河系中心区域的辐射,但由于角分辨率较差,它们的分配并不明确。到 1990 年代末,钱德拉 X 射线卫星的图像首次探测到人马座 A * 的 X 射线。早期的 X 射线望远镜已经探测到来自银河系中心区域的辐射,但由于角分辨率较差,它们的分配并不明确。

中央黑洞

在天文学中,超大质量黑洞被广泛接受为活动星系核的能量来源,现在假设它们位于每个明亮椭圆星系和旋涡星系的每个凸起的核中。然而,至少在个别情况下,黑洞引力效应的直接证据是必要的,以排除其他解释。银河系中心提供了可能是当今最有力的证据。银河系中心的强射电源人马座A*的特性表明它是黑洞的标志。 Sgr A * 从很小的区域发出非常明亮的辐射,这是其他类型的无线电源无法解释的。然而,这个证据仍然是间接的。人马座 A * 的微小自行——本质上你只能看到太阳围绕银河系中心运行的轨道的反射——表明一个非常大的物体。一个低质量的天体,比如中央星团中的恒星,应该在天空中快速移动,除非它恰好正朝着太阳移动。黑洞的最好证据来自物质在其引力影响下的运动。早在 1970 年代后期,查尔斯·H·汤斯 (Charles H. Townes) 及其同事就在银河系中心探测到了快速的气体运动。然而,这里有最后的疑问,因为气体也可能受到重力以外的力(例如来自磁场或恒星风)的影响,并且空间分辨率不够充分。因此,自 1990 年代以来,德国和美国的研究小组一直在以更高的空间分辨率研究中央星团中恒星的运动。为了校正空气湍流,首先使用散斑干涉测量,然后使用自适应光学。因此,中心质量附近恒星运动速度的增加可以跟踪到小于 0.1 弧秒的距离。马克斯普朗克地外物理研究所的天文学家能够以相对较高的精度确定这个黑洞的质量,大约为 431 万个太阳质量。在银河系的年龄范围内,除了黑洞之外,将如此多的质量打包到如此小的体积中的方法是不稳定的。自 2001 年以来,在 X 射线和红外范围内反复观察到黑洞附近通常持续一到几个小时的亮度爆发。它们的短期闪烁可能包含有关时空的信息——假设距离黑洞只有几个史瓦西半径。天文学家瞄准黑洞附近的恒星。恒星 S2 和 S0-102 绕银心的轨道时间最短,分别为 16 年和 11.5 年。 S2 自 2002 年以来一直被观测到,现在 S0-102 也已在整个轨道上进行了跟踪。这么长时间以来,没有任何物体在如此靠近星系中心的地方被观测到,之前也没有发现过任何其他物体,这可以在其围绕银河系中心的完整轨道的一小部分以上被观察到。马克斯普朗克地外物理研究所的雷纳·舍德尔将这些研究结果视为存在超大质量黑洞的证据。2011 年,马克斯普朗克地外物理研究所的天文学家检查了 3.8 微米波长范围内的银河系中心图像。他们发现了一个气体云 G2 正在向中央黑洞移动,并被潮汐力撕裂。据推测,部分气体将在接下来的几年内减速,被黑洞的引力吸入并消失在其事件视界后面。然而,这并没有被观察到与预期的辐射释放量一样少。相反,气体云以强烈的椭圆轨道飞行。

画廊

文学

Sascha Trippe:一万颗星星和一个黑洞。对近红外星系中心的研究。Harland Media,Lichtenberg 2008,ISBN 978-3-938363-22-5。(Zugleich:Univ., Diss., München 2008)。Fulvio Melia:我们银河系中心的黑洞。普林斯顿大学出版社,新泽西州普林斯顿 ua 2003,ISBN 0-691-09505-1。Fulvio Melia:银河系超大质量黑洞。普林斯顿大学出版社,新泽西州普林斯顿 ua 2007,ISBN 978-0-691-09535-6。罗兰·格雷德尔:银河中心。第四届 ESO/CTIO 研讨会。智利拉塞雷纳,1996 年 3 月 10-15 日。太平洋天文学会,加利福尼亚州旧金山,1996 年,ISBN 1-886733-22-8。(太平洋天文学会系列会议 102)

网页链接

银河中心 - 马克斯普朗克地外物理研究所的页面(英文) 马克斯普朗克地外物理研究所的新闻稿 标注为银河中心 - 2010 年 8 月 31 日当天的天文图片。视频 银河系中是否存在黑洞? 来自 alpha-Centauri 电视连续剧(约 15 分钟)。1999 年 5 月 9 日首播。银河中心有什么新消息?来自 alpha-Centauri 电视连续剧(约 15 分钟)。3月16日首播 2003. 银河系中心有第二个黑洞吗?来自 alpha-Centauri 电视连续剧(约 15 分钟)。2006年5月10日首播。

个人证据