盘踞银河中央的超大黑洞，如何知晓其质量？

气旋有助于科学家确定银河系超大质量黑洞的质量

明亮的电磁辐射可充当测量人马座A*的尺度

这是一张银河系中心超大质量黑洞的图片，是一个被称为人马座A*的庞然大物，它被发现于2022年5月12日，由事件视界望远镜拍摄。

(图片来源:视界望远镜合作项目)

一团黑暗的迷雾盘踞在我们银河系的中心，是被称为人马座A*的超大质量黑洞。天文学家们知晓该黑洞的存在已经有一段时间了，甚至已经在2022年拍摄了它壮观的图片。但是想要精确地测量它的大小和活动依然是困难的。

现在，根据马克斯·普朗克地外物理研究所的最新发现，一组天文学家已经高精度地确定了人马座A*的质量和半径。

确切来说，人马座A*被发现达到429.7万太阳质量——但半径比金星绕太阳公转的轨道半径都小。研究小组通过研究这巨大空洞的轨道上的发光气体推断出了这一信息。

基本上，研究人员使用来自南方天文台甚大望远镜干涉仪(VLTI)的近红外干涉仪的数据来跟踪捕捉黑洞周围旋转气体的电磁发射。他们一直在寻找耀斑——每天可能发生一两次的电磁辐射的明亮闪光。简而言之，这些耀斑使天文学家能够追踪人马座 A*周围气体的运动。

研究团队分别分析了2018、2021、2022年观测的耀斑。这些综合起来的数据使得研究人员能够高精度地预测这个黑洞的质量。这很重要，因为它提供了一种全新的、独立的测量黑洞质量的方式。值得庆幸的是，他们的结果与以前预测的一致。

那些先前的测量结果是基于人马座A*周围一些恒星的轨迹，但存在一个问题：这些恒星比新测量到的耀斑要远得多。因此，以前的预测结果在技术上不太可靠。

在讨论他们如何计算黑洞质量时，提到了“引力半径”这个概念。物体的引力半径值与它的径向距离有关；并且它一定与物体的质量成正比。对于人马座A*而言，半径指的是从黑洞中心到视界的距离。视界是我们的宇宙和黑洞内部物质之间的屏障。在视界之外，即使是光也逃不过黑洞巨大的引力。

人马座A*的引力半径大约等于0.1个天文单位，也就是地球到太阳距离的十分之一。虽然这个长度听起来很短，但它其实相对而言是比较长的，因为太阳的引力半径也只有大概3公里（1.9英里）。这也是太阳在坍缩成黑洞之前需要被压缩到的大小。

“我们现在从耀斑中得到的质量数据与之前从数千恒星轨道的引力半径中计算得到的值是相一致的。”Diogo Ribeiro在一份声明中提到，他是马克斯·普朗克地外物理研究所中负责这项研究的理论建模。

“这也加强了在银河系的中心有一个黑洞这样的说法。”他补充道。

-有研究发现，人类拍摄到的第一个黑洞被证实在旋转。

-银河系vs M87：视界望远镜拍摄的照片显示出两个非常不同的巨型黑洞。

-天文学家也许发现了距离地球最近的黑洞。

研究人员们也对发现这些可能包含关于银河系中心结构形成的测量数据感到很兴奋。根据Antonia Drescher的说法，他也是这次测量研究的一员，耀斑轨道的方向暗示了黑洞与距离较远的恒星盘之间的物理关系。

“能看到重复的、相似的耀斑运动是很好的，”Drescher在声明中说，“它们共同在空中呈现顺时针循环的运动；他们都拥有相似的半径和轨道周期。这简直太美了！”

研究团队希望从耀斑中采集到的数据最终可能为科学界提供旋转黑洞的信息，因为关于它的一些事情依然是迷。

关于这些发现的一项研究发表在9月份的《天文学与天体物理学》杂志上。

BY:Conor Feehly

FY: 凌夜然

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