人马座A-(无线电波源)

2024-01-16 21阅读

人马座A*

无线电波源

人马座A*(Sagittarius A*,简写为Sgr A*)是位于银河系银心一个非常光亮及致密的无线电波源,大约每11分钟旋转一圈,属於人马座A的一部份。人马座A*很有可能是离我们最近的超重黑洞的所在,因此也被认为是研究黑洞物理的最佳目标。

174540.04

中文名 人马座A
外文名 Sagittarius A
自转周期 ≈11 min
赤经
-29027.9

赤纬
简写 Sgr A
位于 银河系银心
星座 射手座

超重黑洞假说

人马座

我们的银河系核心强烈的无线电辐射源。2008年12月,天文学家们通过观测的数据确认了银河系中央的黑洞“人马座A*”的质量与太阳质量的倍数关系。研究发现,有一星体S2绕人马座A*做椭圆运动,其轨道半长轴为9.50102天文单位(地球公转轨道的半径为一个天文单位),人马座A*就处在该椭圆的一个焦点上。观测得到S2星的运行周期为15.2年。在这场聚焦中,银河系中心的神秘天体人马座A*,也从距离地球2.6万光年的九天之外落入凡间公众的视野。据说,它就是一个黑洞。

据美国科学日报报道,如果人们能够看到射电波,人马座A星系将是天空中最大、最明亮的星体,其亮度是满月的20倍。日前,美国宇航局费尔米伽马射线太空望远镜最新观测结果显示,人马座A星系依偎在一对巨大射电瓣状气体烟雾区中,每个羽状烟雾区长度近100万光年,这些气体是由星系中超大质量黑洞所喷射的。

人马座A星系依偎在一对巨大射电瓣状气体烟雾区中美国海军研究实验室“费尔米”研究小组成员特迪-切昂格(Teddy Cheung)说:“目前我们在伽马射线范围内观测到之前未曾看到的景像,我们不仅看到了延伸的羽状射电瓣状结构,并且发现该区域伽马射线输出量是其射电输出量的10倍之多。我们可以将它称为‘伽马射线星系’。”人马座A星系距离地球1200万光年,它是迄今探测到的首个具有宇宙射电来源的星系。

法国太空放射线研究中心的朱尔根-克诺德尔塞迪(Jurgen Knodlseder)说:“射电星系应当是存在着巨大的双瓣射电气体喷射结构围绕在椭圆星系,而人马座A星系就是一个典型的教科书实例!”天文学家将人马座A星系分类为“活跃星系”,这一名称应用于任何星系中心位置喷射出不同波长范围的强喷射物质。黑洞释放的这些磁性物质流以接近光速飞行,经过数千万年的形成过程,磁场和能量粒子逐渐填充形成两个瓣状喷射流结构。当光速电子螺旋式穿过瓣状结构的复杂磁场时,也逐渐形成射电波。

活动增强

三台在轨道上工作的X射线太空望远镜经过长期观测发现,我们银河系中心的超级黑洞不再像从前那么安静,它的X射线耀斑爆发的频率增强。科学家们正在确认这是否是正常现象,之前没有觉察到因为观测资料有限,这些耀斑也可能是因为一个多尘,神秘的天体最近经过而引发的。

结合美国宇航局钱德拉X射线天文台与欧空局XMM-牛顿卫星的长期监测,还有雨燕卫星(Swift satellite)的观察,天文学家才能够在过去15年持续观测银河系中心超级黑洞的活动,这个超级黑洞就是著名的“人马座A*”,质量超过400万个太阳。X射线由热气体流向黑洞产生。

之前的研究表明,“人马座A*”每十天就会爆发一次明亮的X射线耀斑,然而在过去的一年,X射线耀斑爆发已经变成一天一次,这种爆发增长是在一个被称为“G2”的天体接近“人马座A*”后不久发生的。

这些年,科学家一直在跟踪人马座A*的X射线爆发情况,也包括在它附近经过的神秘天体G2。在一年前,科学家认为G2经过人马座A*不会产生什么影响,但是新的数据表明事实可能并非如此。

在最初,天文学家认为G2只是一个扩展的充满气体与尘埃的气体云。然而G2在2013年近距离经过人马座A*附近却没有发生太大变化,除了被黑洞的巨大引力轻微拉伸。这个现象导致新的结论:G2并不是一团气体云,而是一颗恒星,但是外面裹着一团扩展开的尘埃。

但是G2到底是什么,没有普遍一致的观点。事实是当G2近距离掠过后不久,人马座A*就变得非常活跃,这似乎表明从G2上剥离的物质引起了人马座A*吞噬物质速度加快。

G2被黑洞剥离了部分物质,留下大片气体云尾。在银河系中心,有很多恒星绕着人马座A*运转,某些恒星最快公转速度甚至达到5000千米/秒。

G2经过人马座A*时恰好X射线耀斑爆发频率增强的现象是耐人寻味的,这让天文学家认为其他黑洞也许和人马座A*一样会发生类似的现象。因此,人马座A*X射线耀斑爆发增强或许只是黑洞的常见现象,这与G2经过无关。比如,X射线活动的增强可能是因为附近大质量恒星的恒星风强度发生了变化,这些恒星源源不断地提供物质给黑洞。

科学家将在未来数月继续跟踪观测人马座A*的X射线情况,他们希望弄清楚这次爆发增强究竟是黑洞的常态现象还是G2近距离经过造成的。

钱德拉X射线天文台与XMM-牛顿卫星自1999年9月开始观测银河系中心直到2014年11月,持续了15年。在2014年年中,人马座A*爆发了强烈的X射线耀斑,这发生在G2近距离掠过这个超级黑洞后几个月。

如果是因为G2的原因造成了这一现象,那么X射线耀斑强烈爆发时的峰值,应该是G2气体云经过时留下非常多物质落在黑洞里的最初迹象。黑洞会在G2经过时利用强大引力剥离一部分气体云,这部分气体云将与被加热的物质一起相互作用流向黑洞,最终被黑洞吞噬。

观测历史

人马座A*最早在1974年2月被发现。对其观测主要依靠光变观测。马克斯布朗克外星物理研究所(Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics)由Rainer Schödel所带领的国际研究队观测了接近人马座A*的星体S2达十年,于2002年10月16日公布人马座A*为一大质量致密体的证据。从S2的开普勒轨道计算,人马座A*的质量为260±20万太阳质量,半径为120天文单位。期后的观测估计人马座A*的质量应为410万太阳质量,体积半径少于45天文单位。

于2004年11月,天文学家发现可能是中介质量黑洞的GCIRS 13E,其轨道距人马座A*约3光年。GCIRS 13E的质量为1300太阳质量,属于有7个恒星的星团。这次观测支持了超重黑洞会吸收周边较细小黑洞及星体来增长的说法。经过观测人马座A*约16年,相信其质量为431±38万太阳质量。研究人员莱因哈德·根舍(Reinhard Genzel)认为已有初步证据证明超重黑洞的存在.人马座也是黄道星座(人马座在黄道星座中也被称为“射手座”),夏夜,从天鹰座的牛郎星沿着银河向南就可以找到它。

因为银心就在人马座方向,所以这部分银河是最宽最亮的。人马座正对着银心方向,所以它里面的星团和星云特别多。在南斗σ和λ两星连线向西延长一倍的地方,可以看到一小团云雾样的东西,这其实是个星云。在望远镜里看上去,它是由三块红色的光斑组成的,十分好看,被称为“三叶星云”。人马座里的星云还有不少,比如在南斗斗柄μ星的北面,有个星云很像马蹄子的形状,因此被称为“马蹄星云”。

参考资料

1.[UFO探索]银河系人马座A*黑洞周围可能存在无数个小型黑洞·星空网

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