问伊桑114号:我们可以在银河系中心看到一个超大质量的黑洞吗?

天体物理学最令人惊奇的发现之一就是发现了巨大的黑洞。事实证明,黑洞不仅由重达100颗太阳恒星的巨大质量恒星的坍缩核形成。

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存在于星系中心的超大质量黑洞的质量为数百万,有时甚至比太阳大数十亿倍。这样的BH存在于我们银河系的中心。到目前为止,只能间接观察到它,但这不适合我们的读者提出以下问题:
据我了解,在我们银河系的中心有一个巨大的黑洞。您需要多接近她才能看到她?我认为您不必太靠近事件视界,但由于它周围有太多恒星,而且所有尘埃和碎片都被吸入,因此即使距离银河系的上方或下方都很难看到足够的距离。

首先,让我们告诉我们如何知道银河中心存在黑洞。



在可见光下,存在于银河系平面中的大量尘埃会遮盖银河系中心的视线。但是在其他波长的红外线,X射线和无线电波中,我们可以透过尘埃看到并发现许多有趣的事物,包括热气体以极快的速度运动,与BH物质吸收相对应的耀斑,最有趣的是,各个恒星的轨道绕同一轨道旋转完全不发光的同一点



一切都与以下事实一致:此时存在一个超重黑洞,重达400万个太阳。 BH越大,则BH越大。或者更确切地说,它的事件范围在物理上更大-光线无法从其周围散发出来的区域。如果我们的地球突然转为BH,它将变得很小:其事件视界的直径仅为1.7 cm,对于太阳,该直径已经为6 km。

在银河中心的一颗超大质量的BH的事件视界直径为2360万公里,是水星绕太阳轨道运行的40%。在其他星系中,有更大的BH。它们只是来自我们的数百万年,而不是数千光年。



对于单个对象来说,这是一个非常大的尺寸,而相对论的一般原理会使空间弯曲,只会增加它!但是,尽管该对象的大小巨大,但距离我们却非常遥远,因此很难考虑。在26,000光年的距离上,BH的视在大小将仅为19角微秒,即十分之一度的六十分之一的十分之一。可以想象一下,假设太空望远镜的分辨率是它们。哈勃为26弧毫秒,比看到此BH所需的时间多1000毫秒。



从理论上讲,如果我们更接近它(几百光年的距离),我们可以直接看到它。但这实际上是不可能的。但是,我们有一种技术可以使我们克服这一限制。在某些波长下,特别是在无线电和X射线,黑洞有时会明亮地闪烁,或者经过它附近的物体可能从后面突出显示事件范围。

最大分辨率由望远镜反射镜的大小决定-该反射镜可以容纳多少个波长。因此,钱德拉X射线望远镜的分辨率虽然很小,但却非常大:X射线的波长非常短,并且在反射镜上可能会出现很多这样的波。因此,射电望远镜是如此之大:无线电波可以到达几米,并且需要巨大的望远镜才能获得良好的分辨率。





普希金诺射电天文台的射电望远镜

但是要获得更好的分辨率,有一种解决方法不需要构造像地球那么大的望远镜。我们可以使用一组由非常大的基线分隔开的望远镜。它们将像往常一样收集光,也就是说,物体将变得很暗,但是它们的分辨率将与带有镜的望远镜相同,其直径可与距阵列最远的望远镜之间的距离相比!



Event Horizo​​n Telescope项目实现了这种想法,该项目计划将大基线用于短波长(1 mm),仅用于我们感兴趣的测量!到目前为止,有两个建议-对于7个站和13个站的阵列,每个建议都可以通过直接观察BH来回答“ BH是否具有真实的事件视界”的问题!



射手座A *是银河系中心的黑洞,是理想的目标,并且有望在地球上看到最大的视界。有趣的是,第二大星系应该位于处女座星团中最大的星系M87的BH处,它的大小将是Event Horizo​​n望远镜最大分辨率的5倍,这意味着我们可以详细检查其射流并确切了解这些超音速辐射形成并表现出来!

但是,如果问题与使用眼睛有关,如果您自己想看BH,我将令您失望。



人眼的分辨率是微不足道的,只有60弧秒,也就是说,要考虑表观大小为19角微秒的物体,您需要使其接近三百万倍,即达到546 AU的距离。离我们最近的恒星是太阳,其次是Proxima Centauri,它位于4.24光年,即268,000 AU。是的,是的,您至少需要考虑某些事项,因此与BH的距离应比离我们最近的恒星(太阳除外)的距离更近500倍。

我建议使用望远镜。这比星际旅行更快,更便宜,更安全-并且更有用,因为与它们相比,您所看到的东西要多得多。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN399977/


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