超大質量黑洞的神秘光環，Sgr A×周圍的冷氣體有多大？

作者：文/虞子期

在我們的銀河系中心，有一個被稱為Sagittarius A*的超大質量黑洞。通常情況下，它的名字會被縮寫為Sgr A *，也叫做射手座A *、人馬座A*。在它的周圍，科學家們發現了一團神秘的星際氣體，這個超大質量黑洞看上去好似被一個神秘的氣體光環所圍繞。它的發現，對科學家了解黑洞的生長過程、以及如何影響其周圍的環境，都提供了很多新知識。

Sagittarius A*周圍的冷氣體有多大

來自ALMA的圖像，顯示了在銀河系中心的超大質量黑洞（Sagittarius A *）周圍所流動的冷氫氣。其中十字準線顯示了黑洞的位置，氣體的紅色部分遠離地球，而藍色部分卻正向地球移動。研究人員發現的這塊冷氣體，大小大約是Sagittarius A *直徑的20000倍，據天文科學家估計，它的質量大約是木星質量的十分之一，約為地球質量的30倍左右。

對於銀河系中心的研究分析，科學家們使用了智利的ALMA（阿塔卡馬大毫米/亞毫米陣列）。具體來說，他們更加專註於熱離子化氫氣釋放出的光的波長，因為，正是這些波長可以從銀河系的心臟一直到達地球，並且，沿途幾乎沒有這些光信號的損失。天文科學家們希望儘可能多地了解黑洞周圍所發生的事情，與此同時，未來的研究更應該針對黑洞周圍的冷氣體的高解析度圖像，以及這種氣體是如何與黑洞周圍的熱氣體相互作用。

在無線電波長範圍內研究宇宙的ALMA

在某些無線電波長範圍內（從毫米到亞毫米波長），ALMA可以研究宇宙中的很多信息。擁有幾十個接收器，可以高解析度地對準自己的目標對象。在可見波長中，它可以檢查難以看到的幾種物體，其中包括那些經常被塵埃雲遮擋、正在形成的行星系統，以及宇宙中那些最遙遠和最古老的星系。

在ALMA主伸縮陣列上的50個天線中，每一個都有12米（39英尺）的直徑，同時，它們使用稱為干涉測量的技術，作為單個望遠鏡一起工作。並且，它還擁有一個「湊型陣列」，包括四個直徑為12米的天線，以及12個直徑為7米（23英尺）的天線。它的最高接收器高出海平面大約5000米（16,500英尺），遠遠高於大氣層和水蒸氣，其中最大的接收器可以移動16公里（9.9英里）。天文學家可以通過這項技術研究三個主要問題：宇宙的第一個恆星和星系的性質，行星和恆星如何結合在一起，以及可能最終坍縮形成行星和恆星的氣體和塵埃雲的化學。

超大質量黑洞Sagittarius A*的神秘光環

超大質量的黑洞可以達到太陽質量的數百萬到數十億倍大小，在很多人的心中，像這樣巨大的龐然大物，很可能會對我們稱之為家的星系產生深遠的影響。比如，它們幾乎可以以穿過整個星系的光速，噴射出物質射流，從而可能影響整個星系的演化。

這個大約太陽質量400萬倍的超大質量黑洞Sagittarius A*，直徑達到了2360萬公里，經過天文科學家們之前的研究，已經表明Sagittarius A*是被相對較冷的氣體包圍，這個溫度的範圍在零下170攝氏度到10,000攝氏度，即零下280華氏度到17,500華氏度。雖然，目前仍然不確定具體有多少冷氣包圍了Sagittarius A*。

圍繞銀河系Sagittarius A*的神秘吸積盤

當來自Sagittarius A*周圍的吸積盤的紅外輻射被GRAVITY儀器檢測到，就已經證實了超大質量黑洞的存在。與此同時，這個結果還表明物質在軌道上，非常接近黑洞的事件視界。實際目睹材料以30％的光速圍繞一個巨大的黑洞軌道運行，本身就是一件令人難以置信的事。GRAVITY的巨大靈敏度使天文學家們以前所未有的細節，實時觀察了吸積過程。

雖然，圍繞銀河系黑洞的吸積盤中的大部分物質，都在安全的距離內運行。在圓形軌道上，氣體在銀河系黑洞周圍旋轉的速度約為光速的30％。但是，任何過於接近的東西，都有可能被吸引到事件視界之外。在那裡，它永遠無法從黑洞的引力脈衝中逃脫。在通過不歸點之前可以得到最接近的物質，耀斑起源於其內部穩定軌道中的物質。

Sagittarius A*的吸積盤和附近的X射線

在Sagittarius A*的周圍有一圈碎片，天文學家將其成為吸積盤。在這種磁碟內，氣體會經歷很多的摩擦，並使其溫度達到1000萬攝氏度（1800萬華氏度）。在之前的研究中，天文學家們就已經檢測到Sagittarius A*附近的X射線，很可能就是從這種熱氣體中發出。

Elena Murchikova是高級研究所天體物理學家，也是這次研究的主要作者，他表示：如果我們想要知道哪些過程更重，那麼，對於黑洞如何進食這件事其實並不是首要任務。相反，更好地了解黑洞周圍的環境才是重中之重，尤其是這些冷氣對黑洞的演變所做出的貢獻。首次在Sagittarius A*附近拍攝了神秘的吸積盤，更有助於提高天文科學家們對黑洞吸積的理解。

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