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银河系中心存在超大质量黑洞,那么太阳绕着黑洞转?

2020-10-07  科学探索菌

1915年爱因斯坦提出广义相对论,用几何语言描述引力相互作用,认为有质量的物体可以使时空发生弯曲。

在爱因斯坦提出广义相对论之后,天体物理学家们就根据该理论预测,当一定范围内的空间中聚集质量足够大的物质时,周围的时空会无限扭曲,坍缩成一个奇点,形成一种极其可怕的天体——黑洞。

1965年,英国科学家罗杰·彭罗斯证明宇宙中确实可以存在黑洞,相关研究还获得了2020年的诺贝尔物理学奖。

黑洞的主体为奇点和视界,奇点是一个密度无限大的点,而任何进入视界范围的物质都会被无情的吞噬,即使是以光速前进的光线也不例外。视界外的物质会形成一个吸积盘,这些物质被黑洞的引力加速,以非常快的速度绕着黑洞运转,不仅温度极高,还会发出十分耀眼的光芒。在黑洞的引力拉扯下,物质将螺旋式靠近黑洞,被撕得粉碎,最终坠入黑洞。

研究表明,大质量的恒星在演化末期,都会以超新星爆炸的方式坍缩成黑洞。如果太阳变成一颗黑洞,那么它的视界半径就只有3公里。当中子星的质量超过奥本海默极限(大约三倍太阳质量)后,也会坍缩成为黑洞。

经过多年的观测,科学家们找到了黑洞存在的证据,并发现银河系中心存在一个超大质量的黑洞,这个黑洞的质量是太阳质量的400万倍。

科学家发现,恒星S4714与该黑洞最近时相距19亿公里,恒星在这个位置上的公转速度可以达到每秒2.4万公里,相当于光速的8%。由于我们看到的只是很久之前的光,这么近的距离,该恒星可能早已被黑洞吞噬。

此后,天文观测表明,不仅银河系中心存在黑洞,宇宙所有大型星系中心几乎都存在黑洞,这与科学家此前的推测十分吻合。宇宙中的超大质量黑洞应该是通过吞噬其它天体成长起来的。

黑洞的质量越大,其视界半径也就越大。如果以视界半径来算黑洞的密度,对于超大质量的黑洞来说,其密度可能比水还要小。就拿m87星系中心的这个黑洞来说,它的质量是太阳质量的65亿倍,可密度就只有水的密度的一半。

2019年,事件视界望远镜成功拍摄到了5500万光年外的M87星系的中心黑洞的照片,未来拍摄银河系中心黑洞的照片也只是时间问题。

太阳距离银河系中心2.6万光年,而太阳带着地球等一众兄弟们绕着银河系中心旋转。观测数据表明,太阳正在以每秒220公里的速度绕着银河系中心公转,每公转一圈大约需要1.5亿年。

就拿木星绕着太阳转来说,木星其实是绕着太阳和木星的质心旋转,只是太阳质量实在太大了,二者的质心正好位于太阳表面附近,看起来似乎太阳不动,木星在绕着太阳转。

太阳绕银河系中心旋转也是这个道理。越靠近银河系中心,恒星的密度和数量也就越大。银河系大约有上千亿颗恒星,它们都绕着银河系中心旋转,就是因为这是它们的共同质心。

银河系中心虽然存在一个超大质量的黑洞,可是该黑洞的引力还不足以影响整个银河系,只有离黑洞比较近的恒星才受到该黑洞的引力控制。银河系中心的这个黑洞之所以能够影响银河系的运转,是因为它控制了中心的那一批恒星,然后再间接带动了银河系的其他恒星。此外,银河系的运转结构还与暗物质有关。

由此可见,银河系中心虽然存在黑洞,但太阳并非在绕着该黑洞转。而黑洞也确实是宇宙中恐怖的存在,不仅塑造着宇宙的结构,或许还将主导宇宙的命运。

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