在远离城市光污染的旷野,当我们仰望繁星,银河总会牢牢抓住我们的视线,而在这条星河之中,朝着人马座的方向,是它最明亮、最宽阔、最浓墨重彩的核心,这个区域是如此耀眼,以至于在北半球的夏季,它看起来就像从地平线升起的、一团巨大的“宇宙蒸汽”。
这个看似触手可及的“最亮”区域,实际上却隐藏着一个巨大的悖论:它既是银河系最光明的所在,也是我们最难以看清的地方。
为什么银河系中心会那么亮?
首先,我们必须解决一个关键问题:既然银河系中心那么亮,为什么我们用肉眼看去,看到的不是一个像太阳般耀眼的核心,反而是被一条黑暗的裂缝(大裂缝)所分割的模糊光带?
答案在于“星际尘埃”。
我们的太阳系位于银河系的一条旋臂上,距离银河系中心约2.6万光年,要望向中心,我们的视线必须穿过这2.6万光年距离上的海量物质。银河系的盘面,尤其是旋臂,充满了巨量的气体和尘埃云。这些微小的、由碳和硅酸盐构成的尘埃颗粒,对于可见光来说是几乎不透明的。它们会像地球大气中的雾霾遮挡阳光一样,通过散射和吸收(称为“消光”)的方式,将来自银河系中心的可见光遮蔽掉99.9999%以上。
因此,我们用肉眼和传统光学望远镜看到的银河系中心,实际上只是被“宇宙帷幕”遮挡后、泄露出来的一点点余光。这片遮蔽区域,被天文学家称为“隐带”。
银河系中心区域是一个结构复杂、密度惊人的“恒星超级都市”。我们太阳系所在的区域相对“空旷”,距离我们最近的恒星(比邻星)远在4.2光年之外。但在银河系中心,情况完全不同。
这是银河系中心最庞大、最明亮的结构,它是一个直径约1万光年的、巨大的、近似球形的恒星集团(最新的研究表明它更像一个“花生”或“X”形,是一个棒状核球),这里聚集了银河系中相当一部分质量,估计有数百亿颗恒星。这些恒星大多是年老的、泛着红光的红巨星和红矮星。
想象一下,将数百亿颗恒星塞进一个相对狭小的空间里,它们共同发出的光芒汇聚在一起,自然形成了我们在红外图像中看到的那个耀眼的中央核心。
如果我们进一步深入到核球的最中心,在几光年的范围内,我们还会发现一个更恐怖的结构,银心核星团。这是我们银河系中质量最大、密度最亮的星团。数百万颗恒星挤在直径仅有几光年的空间里。如果地球位于这个星团中,我们的夜空将不再有黑暗,而是会被成千上万颗比金星还要明亮的恒星照耀得如同白昼。
因此,银河系中心之所以如此明亮,首先是因为它是一个由数百亿颗恒星构成的、密度高到令人窒息的“恒星之城”。
这是银河系中心的真正“引擎”,一个质量高达太阳430万倍的超大质量黑洞,黑洞本身是黑色的,它只吞噬光,如何能让中心变得“明亮”?
答案在于它的吸积盘,黑洞本身虽然不发光,但它强大的引力会捕获周围的星际气体、尘埃,甚至是不幸的恒星。这些物质在坠向黑洞的过程中,并不会直接掉进去,而是会因为角动量守恒,在黑洞周围形成一个高速旋转的、炽热的物质盘。
在这个吸积盘中,物质以接近光速的速度相互摩擦、碰撞、挤压,产生高达数百万甚至数亿摄氏度的高温。在如此极端的条件下,物质被电离成等离子态,并释放出极其强烈的X射线和射电辐射。我们用射电望远镜和X射线望远镜观测到的那个耀眼“亮点”,正是这个黑洞“进食”时发出的“餐盘”光芒。
编辑:陈方
一审:李慧
二审:汤世明
三审:王超