黑洞首张照片！质量仅银河系0.00045%，却束缚住银河系上千亿恒星

2022年5月12日晚9时，一张黑洞照片刷屏网络。据中国科学院上海天文台消息称，世件视界望远镜（EHT）合作组织在全球多个城市同时召开新闻发布会，正式发布银河系中心黑洞人马座A*的首张照片。

这张黑洞照片一经发布就引发全球科学家的关注，它到底有何特殊之处？作为整个银河系中心，数以千亿计的恒星围绕着它运转，它是怎么束缚住整个银河系恒星的呢？

本次发布的照片，是事世视界望远镜（EHT）合作组织，利用分布在全球不同位置的八个射电望远镜组网“拍摄”而成，这些望远镜分别位于智利（两个）、南极、美国夏威夷（两个）和亚利桑那州、墨西哥、西班牙等六个地方，它们组成一个巨大的阵列，实现了上万公里的口径，我们可以将这个阵列理解为一个虚拟望远镜，然后通过观测亚毫米和毫米波获取数据，最终制作而成。

这张照片最终呈现在我们面前时，是一张中心有一个红色巨大圆环的图片，除了清晰度差点，其他看起来和普通的照片没有太大区别，但实际上却是研究团队从2017年就开始观测，历时五年从不同望远镜中提取数据，再将这些数值进行平均后呈现出来的效果。

来自上海天文台的EHT合作成员江悟介绍，这张照片是研究团队拟合众多成像参数才最终确定的，这就意味着展示在我们面前的图片并不是原始拍摄的模样，而是一张“拼起来”照片。

其实，这次发布的照片并不是人类首次获得黑洞照片，在2017年时，世件世界望远镜合作组织同时观测了M87中心黑洞和银河系中心黑洞等多个目标，并于2019年发布了M87中心黑洞照片，成为人类历史上首张黑洞照片，也证明了这类天体是真实存在的。

M87是一个距离地球约5500万光年的巨大黑洞，而银河系中心黑洞距离地球只有2.7万光年，按理说距离近的应该更好拍摄，但为何M87的照片却率先发布呢？

据项目研究人员介绍，M87黑洞超过65 亿倍太阳质量，而银河系中心黑洞仅有400万倍太阳质量，两者巨大的差异导致观测难度不同；另外还因为银河系中心黑洞周围的气体旋转速度更快，其亮度和图案变化剧烈，这就更增加了观测难度。简单理解就是，拍摄M87黑洞就像在远处拍长城，虽然距离远但是目标稳定且巨大；

而拍摄银河系中心黑洞就像拍眼前跳跃中的小猫，虽然距离近但运动速度太快，想要拍出清晰的照片反而不容易，所以银河系黑洞的照片面世就晚了。

之前，天文学家们根据银河系中心区域的恒星运行轨迹，计算出中心位置应该存在一个巨大质量的未知天体，而2020年诺贝尔物理学奖，就颁给了“银河系中心黑洞的发现”，理由就是“在银河系中心发现了一个超大质量致密天体”。

关于中心黑洞的研究，之前一直基于科学理论推测，但此次发布的照片，证实了该项理论推测的准确性，也为人类进一步研究银河系提供了进一步基础。

根据诺贝尔物理学奖得主关研究显示，银河系中心黑洞质量为430万个太阳质量。乍一看感觉不小，但和庞大的银河系相比，却如九牛一毛，根据推算，整个银河系至少有一万亿个太阳质量，如此算下来中心黑洞质量仅占整个银河系的0.00045%。

根据物理学定律，星体的质量越大引力也就越大，就如我们最熟悉的太阳系，作为星系中心的太阳，占据了太阳系总质量的99.86%，巨大的重量确保它能产生足够的引力，让八大行星和各类小天体围绕它旋转。

但从以上的数据我们可以发现，中心黑洞的质量相对于银河系非常渺小，那它是以什么为支点束缚住整个银河系上千亿颗恒星的呢？

其实，以中心黑洞的质量产生的引力，束缚住周围区域的恒星还有可能，但想束缚住整个银河系的上千亿颗恒星，那是万万做不到的。

在银河系中心区域，有一个直径两万光年厚度一万光年的球状区域，这片区域内集中了大量恒星，它们相互作用下产生了巨大的质量和引力，然后将整个银河系的质量中心固定在了中心黑洞的位置，所以看起来就像是中心黑洞束缚住了所有的恒星，其实这可以说是一种巧合，也可以看做是大家共同的努力稳定了银河系。

另外，还有科学家推测，束缚住银河系恒星的另一个重要因素是暗物质，因为银河系外围的恒星运动速度，远远超过了中心区域引力所允许的最大速度，如果没有暗物质帮助的话，银河系的外围恒星早就脱离银河系了，就如我们发射的火箭达到一定速度，可以脱离太阳的引力限制飞出太阳系一样。

科学家推测，整个银河系中暗物质超过可探测物质的5倍之多，正是它们提供了引力让整个银河系保持现在的样子。至于为何人类观测不到，科学家们解释暗物质只发挥引力作用而不产生电磁现象，以至于现有的科学技术根本探测不到。也许未来随着科技发展，新技术的运用就能让我们一睹暗物质的真容了。

感谢天文科学家们的辛勤工作，让我们得以见证如此瑰丽的宇宙奇景。人类之于宇宙，不过是沧海一粟，浩瀚宇宙中有太多秘密等着人类去探索研究，而对宇宙更深入的探索，可以推动物理学进一步发展，帮人类更快开启太空时代，探索宇宙奥秘，寻求宇宙中的能源为人类带来更广阔的发展空间。我们的目标是星辰大海，一点一滴的天体物理学研究积累，就必定能实现这个伟大目标。

作者：牛晓天 校稿编辑：小宛