可观测Universe第40章 Sagittarius A

Sagittarius A（黑洞） · 描述：银河系中心的超级黑洞 · 身份：人马座方向的超大质量黑洞距离地球约26000光年 · 关键事实：质量约为430万太阳质量2022年事件视界望远镜成功获得其首张图像证实了银河系中心黑洞的存在。

Sagittarius A*：银河系心脏的“引力之王”（上篇） 当我们仰望银河那条横亘夜空的乳白色光带是银河系盘的恒星集合——我们的家园星系一个包含4000亿颗恒星的棒旋星系。

在这片璀璨的背后隐藏着一个“沉默的巨人”：它坐落在银河系中心的人马座方向距离地球2.6万光年质量是太阳的430万倍引力之强足以扭曲周围时空连光线都无法逃脱。

它就是Sagittarius A（人马座A）**银河系中心的超大质量黑洞也是人类目前能“看见”自身星系核心的唯一直接证据。

一、银河系中心的“迷雾”：从古代猜想到现代观测的突破 人类对银河系中心的想象贯穿了整个天文史。

古埃及人将银河视为“尼罗河的延伸”认为它是通往天堂的河流；古希腊哲学家德谟克利特猜测银河是“无数恒星的集合”但受限于观测技术没人能看清中心的样子。

直到17世纪伽利略用望远镜指向银河才发现它是由密密麻麻的恒星组成——但银河中心的区域始终被浓厚的星际尘埃遮挡：这些尘埃颗粒（直径约0.1微米）吸收了可见光让中心区域在望远镜中变成一片“黑斑”仿佛宇宙的“隐秘角落”。

1. 射电望远镜的“透视眼”：第一次“看见”中心 20世纪50年代射电天文学的兴起打破了这一僵局。

射电波能穿透尘埃让天文学家“看穿”银河系的中心。

1950年代澳大利亚天文学家用射电望远镜发现银河系中心有一个强射电源；1974年美国天文学家布鲁斯·巴里克（Bruce Balick）和罗伯特·布朗（Robert Brown）用甚大阵射电望远镜（VLA）进行高分辨率观测终于定位到一个直径仅0.3角秒的致密射电源——它位于银河系中心的“银心”（Galactic Center）坐标为人马座B2区域附近。

布朗将其命名为Sagittarius A（Sgr A）**意为“人马座A的致密核心”。

2. 早期的争议：是黑洞还是中子星团？ Sgr A*的发现引发了激烈争论：这个致密天体究竟是什么？当时有两种主流假设： 中子星团：由大量中子星紧密堆积而成总质量达到百万太阳级； 超大质量黑洞：一个单一的致密天体质量超过奥本海默-沃尔科夫极限（约3倍太阳质量）无法通过中子简并压抵抗引力。

但中子星团的模型很快被推翻：中子星的密度约为101? g/cm3若要堆积成百万太阳质量的天体其直径至少要达到100公里——但Sgr A*的射电辐射区域直径仅约10倍史瓦西半径（约1200万公里）远小于中子星团的预期大小。

相比之下黑洞的模型更合理：它的事件视界（史瓦西半径）仅约1200万公里能将所有质量压缩在一个“无体积”的奇点完美解释其致密性。

二、质量的“称重”：用恒星运动轨迹破解黑洞之谜 要证明Sgr A是超大质量黑洞最直接的证据是测量其质量——只有质量足够大、体积足够小才能满足黑洞的条件。

而测量银河系中心天体质量的“钥匙”藏在周围恒星的运动轨迹*里。

1. 长达20年的“恒星追踪”：Genzel团队的突破 从1990年代开始德国天文学家赖因哈德·根策尔（Reinhard Genzel）领导的团队用欧洲南方天文台的新技术望远镜（NTT）和甚大望远镜（VLT）对人马座中心区域进行长期红外观测。

红外光能穿透尘埃让他们能追踪到靠近Sgr A*的恒星运动。

2. S2恒星：银河系中心的“短跑冠军” 1996年团队发现了一颗编号为S2的恒星——它是目前已知离Sgr A最近的恒星轨道周期仅16年*（相比之下太阳系中 Neptune的周期是165年）。

通过持续观测团队绘制出S2的完整椭圆轨道： 半长轴：1000天文单位（AU约1.5亿公里）； 近心点距离：17光小时（约1.8×1013公里相当于太阳到地球距离的120倍）； 近心点速度：2.7%光速（约8000公里/秒）——这是人类观测到的恒星最高速度之一。

3. 开普勒定律的“终极验证”：计算中心质量 根据开普勒第三定律恒星的轨道周期（T）与中心天体质量（M）的关系为： 小主这个章节后面还有哦请点击下一页继续阅读后面更精彩！。

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