黑洞首張照片！質量僅銀河系0.00045%，卻束縛住銀河系上千億恆星

2022年5月12日晚9時，一張黑洞照片刷屏網絡。據中國科學院上海天文臺消息稱，世件視界望遠鏡（EHT）合作組織在全球多個城市同時召開新聞發佈會，正式發佈銀河系中心黑洞人馬座A*的首張照片。

這張黑洞照片一經發布就引發全球科學家的關注，它到底有何特殊之處？作爲整個銀河系中心，數以千億計的恆星圍繞着它運轉，它是怎麼束縛住整個銀河系恆星的呢？

本次發佈的照片，是事世視界望遠鏡（EHT）合作組織，利用分佈在全球不同位置的八個射電望遠鏡組網“拍攝”而成，這些望遠鏡分別位於智利（兩個）、南極、美國夏威夷（兩個）和亞利桑那州、墨西哥、西班牙等六個地方，它們組成一個巨大的陣列，實現了上萬公里的口徑，我們可以將這個陣列理解爲一個虛擬望遠鏡，然後通過觀測亞毫米和毫米波獲取數據，最終制作而成。

這張照片最終呈現在我們面前時，是一張中心有一個紅色巨大圓環的圖片，除了清晰度差點，其他看起來和普通的照片沒有太大區別，但實際上卻是研究團隊從2017年就開始觀測，歷時五年從不同望遠鏡中提取數據，再將這些數值進行平均後呈現出來的效果。

來自上海天文臺的EHT合作成員江悟介紹，這張照片是研究團隊擬合衆多成像參數才最終確定的，這就意味着展示在我們面前的圖片並不是原始拍攝的模樣，而是一張“拼起來”照片。

其實，這次發佈的照片並不是人類首次獲得黑洞照片，在2017年時，世件世界望遠鏡合作組織同時觀測了M87中心黑洞和銀河系中心黑洞等多個目標，並於2019年發佈了M87中心黑洞照片，成爲人類歷史上首張黑洞照片，也證明了這類天體是真實存在的。

M87是一個距離地球約5500萬光年的巨大黑洞，而銀河系中心黑洞距離地球只有2.7萬光年，按理說距離近的應該更好拍攝，但爲何M87的照片卻率先發布呢？

據項目研究人員介紹，M87黑洞超過65 億倍太陽質量，而銀河系中心黑洞僅有400萬倍太陽質量，兩者巨大的差異導致觀測難度不同；另外還因爲銀河系中心黑洞周圍的氣體旋轉速度更快，其亮度和圖案變化劇烈，這就更增加了觀測難度。簡單理解就是，拍攝M87黑洞就像在遠處拍長城，雖然距離遠但是目標穩定且巨大；

而拍攝銀河系中心黑洞就像拍眼前跳躍中的小貓，雖然距離近但運動速度太快，想要拍出清晰的照片反而不容易，所以銀河系黑洞的照片面世就晚了。

之前，天文學家們根據銀河系中心區域的恆星運行軌跡，計算出中心位置應該存在一個巨大質量的未知天體，而2020年諾貝爾物理學獎，就頒給了“銀河系中心黑洞的發現”，理由就是“在銀河系中心發現了一個超大質量緻密天體”。

關於中心黑洞的研究，之前一直基於科學理論推測，但此次發佈的照片，證實了該項理論推測的準確性，也爲人類進一步研究銀河系提供了進一步基礎。

根據諾貝爾物理學獎得主關研究顯示，銀河系中心黑洞質量爲430萬個太陽質量。乍一看感覺不小，但和龐大的銀河系相比，卻如九牛一毛，根據推算，整個銀河系至少有一萬億個太陽質量，如此算下來中心黑洞質量僅佔整個銀河系的0.00045%。

根據物理學定律，星體的質量越大引力也就越大，就如我們最熟悉的太陽系，作爲星系中心的太陽，佔據了太陽系總質量的99.86%，巨大的重量確保它能產生足夠的引力，讓八大行星和各類小天體圍繞它旋轉。

但從以上的數據我們可以發現，中心黑洞的質量相對於銀河系非常渺小，那它是以什麼爲支點束縛住整個銀河系上千億顆恆星的呢？

其實，以中心黑洞的質量產生的引力，束縛住周圍區域的恆星還有可能，但想束縛住整個銀河系的上千億顆恆星，那是萬萬做不到的。

在銀河系中心區域，有一個直徑兩萬光年厚度一萬光年的球狀區域，這片區域內集中了大量恆星，它們相互作用下產生了巨大的質量和引力，然後將整個銀河系的質量中心固定在了中心黑洞的位置，所以看起來就像是中心黑洞束縛住了所有的恆星，其實這可以說是一種巧合，也可以看做是大家共同的努力穩定了銀河系。

另外，還有科學家推測，束縛住銀河系恆星的另一個重要因素是暗物質，因爲銀河系外圍的恆星運動速度，遠遠超過了中心區域引力所允許的最大速度，如果沒有暗物質幫助的話，銀河系的外圍恆星早就脫離銀河系了，就如我們發射的火箭達到一定速度，可以脫離太陽的引力限制飛出太陽系一樣。

科學家推測，整個銀河系中暗物質超過可探測物質的5倍之多，正是它們提供了引力讓整個銀河系保持現在的樣子。至於爲何人類觀測不到，科學家們解釋暗物質只發揮引力作用而不產生電磁現象，以至於現有的科學技術根本探測不到。也許未來隨着科技發展，新技術的運用就能讓我們一睹暗物質的真容了。

感謝天文科學家們的辛勤工作，讓我們得以見證如此瑰麗的宇宙奇景。人類之於宇宙，不過是滄海一粟，浩瀚宇宙中有太多秘密等着人類去探索研究，而對宇宙更深入的探索，可以推動物理學進一步發展，幫人類更快開啓太空時代，探索宇宙奧秘，尋求宇宙中的能源爲人類帶來更廣闊的發展空間。我們的目標是星辰大海，一點一滴的天體物理學研究積累，就必定能實現這個偉大目標。

作者：牛曉天 校稿編輯：小宛