銀河系中心超大質量黑洞(圖:ESO/Gravity Consortium/L. Calçada)

科學家一直以來懷疑銀河系的中心有一超大質量黑洞(Supermasive black hole)人馬座A*(Sagittarius A*)存在。但因黑洞極小的體積,以及因其巨大質量在周遭吸引了大量的高亮度物質,所以一直無法直接觀測到其存在。

而在日前由歐洲數個天文研究機構聯合發表的一篇論文中表示,利用位於智利的甚大望遠鏡(Very Large Telescope,VLT)成功證實了人馬座 A* 的存在,並測量到質量,且也發現這個超大黑洞正在慢慢吞噬銀河系。

人馬座 A*

今年五月時,研究人員以儀器 GRAVITY 結合 VLT 的四組大型鏡片進行光干涉觀測,發現了圍繞於人馬座 A* 區域周圍的恆星 S2 產生了引力紅移現象。而緊接著此發現後,研究人員在人馬座 A* 周圍吸積盤(accretion disk) 觀測到三個明亮的紅外線「耀斑」(flares)現象或稱為熱點區域。

每個熱點區域如同一壽命極短,但長度達 1 千萬公里的巨大燈泡一般,在耀斑約一小時的極短時間內便熄滅。此現象並非天文學家們首次觀測到,但此次的發現精準的量測了熱點的位置及運動。顯示這三個熱點以 30% 的光速圍繞著一個看不見的中心移動,而質量約為 400 萬個太陽,再次證實了人馬座 A* 的存在。

最內層穩定軌道

此外,根據 GRAVITY 的觀測結果顯示,這些熱點的位置正好位於人馬座 A* 的最內層穩定軌道(innermost stable orbit)。一旦物質越過此界線便會開始向黑洞墜入,最後進入事件視界(event horizon)內,從可觀測宇宙中消失。

加州大學洛杉磯分校(University of California, Los Angeles)天文學家安德烈婭·吉茲教授(Andrea Ghez)表示:「黑洞的最內層穩定軌道與其質量及角動量有關,在已經得知人馬座 A* 的質量條件下,若能夠確定這些熱點輻射出的紅外線確實來自最內層穩定軌道上的話,便能計算出其角動量。而這些黑洞的基本性質又與其生成方式相關,更進一步而言,黑洞是組成宇宙相當關鍵的一部分。因此,若能透過這些資訊研究人馬座 A* 的生成,便能更加瞭解宇宙是如何演進的。」

驗證

不過 VTL 的觀測結果在短時間內仍無法驗證。因為 NASA 在 2012 年卸除了凱克天文台(Keck telescopes)負責光干涉觀測的儀器,所以目前並沒有任何儀器可以提供與其觀測機制相似的結果進行驗證。最快須等到 2020 年,巨型麥哲倫望遠鏡(Giant Magellan Telescope)與 30公尺望遠鏡(Thirty Meter Telescope)落成後才能驗證此結果。

 

參考資料:

  1. Houser, K. (2018, November 01). New image confirms a black hole is swallowing our galaxy. FUTURISM
  2. Billings, L. (2018, October 31). The Milky Way’s Monster, Unveiled. SCIENTIFIC AMERICA
  3. Abuter, R. et al., (2018). Detection of orbital motions near the last stable circular orbit of the massive black hole SgrA*. Astronomy & Astrophysics. DOI:10.1051/0004-6361/201834294
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