人馬座A*

人馬座A*（Sagittarius A*，簡寫為Sgr A*，星號*讀作“star”或“星”）是位於銀河系銀心一個非常光亮及緻密的射電波源，大約每11分鐘旋轉一圈，屬於人馬座A的一部分。人馬座A*很有可能是離我們最近的超大質量黑洞的所在，因此也被認為是研究黑洞物理的最佳目標。

基本介紹

• 中文名：人馬座A*
• 外文名：Sagittarius A*
• 質量：(4.31±0.38)百萬太陽質量 
• 自轉周期：≈11 min
• 赤經：17h 45m 40.045s 
• 赤緯：-29° 0′ 27.9″ 
• 距地距離：25,900±1,400 ly 
• 星座：人馬座

超大質量黑洞假說

多個研究隊都嘗試利用甚長基線干涉儀（VLBI）以無線電頻譜拍攝人馬座A*的成像。以現今最高解像的量度（即波長1.3毫米），人馬座A*約有37微角分的大小。按距離26000光年來計算，人馬座A*的直徑為4400萬公里。地球與太陽的距離約為1億5千萬公里；而水星最接近太陽的距離則為4600萬公里。

若人馬座A*正正座落在黑洞的中央，其大小會因重力透鏡效應而被放大。根據廣義相對論，若以4百萬太陽質量的黑洞來比較，人馬座A*的可觀測大小最少也是該黑洞史瓦西半徑的5.2倍。但是4百萬太陽質量的黑洞約有52微角分，以人馬座A*的37微角分來看，其大小明顯大了很多，所以相信人馬座A*的放射源並非在洞的中心，而是在周邊接近事件視界的光亮點，有可能是在吸積盤或由吸積盤噴出的相對論性噴流。

人馬座A*的質量估計為431 ± 38萬、或410 ± 60萬太陽質量。設這些質量被限制在4400萬公里直徑的球體內，其密度將會比以往估計的高出10倍。儘管可能有其他理論能解釋這種質量及大小，但人馬座A*萎縮成一個超重黑洞的時間應比銀河系的壽命短。

現時所見的並非黑洞本身，但觀測紀錄顯示應有一個黑洞位於人馬座A*附近。所探測到的無線電波及紅外線能量，乃是從掉入黑洞時被加熱至幾百萬度的氣體及塵埃 所發出。黑洞本身相信只會發出霍金輻射。

活動增強

三台在軌道上工作的X射線太空望遠鏡經過長期觀測發現，我們銀河系中心的超級黑洞不再像從前那么安靜，它的X射線耀斑爆發的頻率增強。科學家們正在確認這是否是正常現象，之前沒有覺察到因為觀測資料有限，這些耀斑也可能是因為一個多塵，神秘的天體最近經過而引發的。

人馬座A*吸積盤示意圖

結合美國宇航局錢德拉X射線天文台與歐空局XMM-牛頓衛星的長期監測，還有雨燕衛星（Swift satellite）的觀察，天文學家才能夠在過去15年持續觀測銀河系中心超級黑洞的活動，這個超級黑洞就是著名的“人馬座A*”，質量超過400萬個太陽。X射線由熱氣體流向黑洞產生。

之前的研究表明，“人馬座A*”每十天就會爆發一次明亮的X射線耀斑，然而在過去的一年，X射線耀斑爆發已經變成一天一次，這種爆發增長是在一個被稱為“G2”的天體接近“人馬座A*”後不久發生的。

人馬座A*吞噬恆星後生成的紅色氣體雲

這些年，科學家一直在跟蹤人馬座A*的X射線爆發情況，也包括在它附近經過的神秘天體G2。在一年前，科學家認為G2經過人馬座A*不會產生什麼影響，但是新的數據表明事實可能並非如此。

在最初，天文學家認為G2隻是一個擴展的充滿氣體與塵埃的氣體雲。然而G2在2013年近距離經過人馬座A*附近卻沒有發生太大變化，除了被黑洞的巨大引力輕微拉伸。這個現象導致新的結論：G2並不是一團氣體雲，而是一顆恆星，但是外面裹著一團擴展開的塵埃。

但是G2到底是什麼，目前沒有普遍一致的觀點。事實是當G2近距離掠過後不久，人馬座A*就變得非常活躍，這似乎表明從G2上剝離的物質引起了人馬座A*吞噬物質速度加快。

G2被黑洞剝離了部分物質，留下大片氣體雲尾。在銀河系中心，有很多恆星繞著人馬座A*運轉，某些恆星最快公轉速度甚至達到5000千米/秒。

G2經過人馬座A*時恰好X射線耀斑爆發頻率增強的現象是耐人尋味的，這讓天文學家認為其他黑洞也許和人馬座A*一樣會發生類似的現象。因此，人馬座A*X射線耀斑爆發增強或許只是黑洞的常見現象，這與G2經過無關。比如，X射線活動的增強可能是因為附近大質量恆星的恆星風強度發生了變化，這些恆星源源不斷地提供物質給黑洞。

科學家將在未來數月繼續跟蹤觀測人馬座A*的X射線情況，他們希望弄清楚這次爆發增強究竟是黑洞的常態現象還是G2近距離經過造成的。

錢德拉X射線天文台與XMM-牛頓衛星自1999年9月開始觀測銀河系中心直到2014年11月，持續了15年。在2014年年中，人馬座A*爆發了強烈的X射線耀斑，這發生在G2近距離掠過這個超級黑洞後幾個月。

如果是因為G2的原因造成了這一現象，那么X射線耀斑強烈爆發時的峰值，應該是G2氣體雲經過時留下非常多物質落在黑洞裡的最初跡象。黑洞會在G2經過時利用強大引力剝離一部分氣體雲，這部分氣體雲將與被加熱的物質一起相互作用流向黑洞，最終被黑洞吞噬。

觀測歷史

人馬座A*最早在1974年2月被發現。對其觀測主要依靠光變觀測。

數年內觀測到人馬座A*附近的恆星利用延時攝影呈現

馬克斯·普朗克地外物理學研究所（Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics）由Rainer所帶領的國際研究隊觀測了接近人馬座A*的星體S2達十年，於2002年10月16日公布人馬座A*為一大質量緻密體的證據。從S2的克卜勒軌道計算，人馬座A*的質量為260 ± 20萬太陽質量，半徑為120天文單位。其後的觀測估計人馬座A*的質量應為410萬太陽質量，體積半徑少於45天文單位。

2004年11月，天文學家發現可能是中介質量黑洞的GCIRS 13E，其軌道距人馬座A*約3光年。GCIRS 13E的質量為1300太陽質量，屬於有7個恆星的星團。這次觀測支持了超重黑洞會吸收周邊較細小黑洞及星體來增長的說法。

經過觀測人馬座A*約16年，相信其質量為431 ± 38萬太陽質量。研究人員萊因哈德·根舍（Reinhard Genzel）認為已有初步證據證明超重黑洞的存在。

人馬座A*（中央）與兩個光回波（圈內）

2019年4月10日，全球多國科研人員合作的“事件視界望遠鏡”項目發布一項“開創性成果”，輿論普遍認為這將是人類有史以來獲得的第一張黑洞照片。

“事件視界望遠鏡”項目由全球多個國家和地區的科研人員組成，他們利用分布在世界各地的射電望遠鏡，組成一台巨大的虛擬望遠鏡，其口徑相當於地球直徑。用這一虛擬望遠鏡“拍照”的重點對象為位於代號為M87星系中心的黑洞以及位於銀河系中心的人馬座A*黑洞。然而令人遺憾的是，由於種種原因，2019年4月10日當天“事件視界望遠鏡”項目僅公布了M87黑洞的照片，人馬座A*照片未能發布。