銀河系中心如果是黑洞,為什麼在發光而且會是亮的?

如題,邀請大神解惑


我記得銀河系黑洞Sgr A*在可見光波段比較暗的,主要是射電波段明亮。這完全是兩碼事。黑洞自然在所有波段都不發光的,但是黑洞會吸引附近的氣體集聚並形成吸積盤。吸積盤發出輻射。

(不考慮解析度的都是耍流氓,銀河系中央黑洞附近亮星非常多,現在的銀河系照片顯示中心很亮,但那是周邊恆星的星光。當然黑洞直徑與距離相比非常小,Sgr A*直徑上限比水星到太陽距離還小(約4.4千萬公里),而它離我們26000光年/24.6億億公里,角直徑上限37微角秒(一度的一億分之一)。我們直接觀測非常困難。)

引用 @胡曉 的一張圖,銀河系中央黑洞附近有好多恆星星,它們的軌跡(下圖)可以幫助我們估計Sgr A*的大小,但是Sgr A*自身肯定是沒有被光學望遠鏡直接觀測到的:
為何說銀河系的中央是巨大的黑洞? - 天文學
視頻:
UCLA Galactic Center Group

Sgr A* 在射電波段非常明亮,主要是圍繞Sgr A*的冷氣體非常多,當然這些都是在黑洞外面的氣體。

VLA 射電觀測

最近Chandra望遠鏡在X射線波段也找到了Sgr A*,說明Sgr A*附近有很多熱氣體。

Chandra X射線觀測Sgr A* 附近熱氣體。

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黑洞理論認為所有的黑洞都有吸積盤,活動星系核(AGN)通過吸積盤輻射,在可見光波段和整個星系一樣亮!但是很奇怪的是Sgr A*在可見光波段沒有明亮的吸積盤。(比較顯著的對比是NGC4261的黑洞吸積盤,在哈勃望遠鏡觀測下非常清晰,直徑好幾百光年。)

有些理論認為Sgr A* 的吸積盤是「平流吸積盤」,冷氣體落入黑洞附近,被引力勢加熱成熱氣體,但是缺乏輻射手段來放出光。使得它在除了射電波段外都非常暗淡,其他其他理論認為這些熱能都轉化成動能形成風。不管怎麼說,Sgr A*的吸積盤總體的輻射能還不如最亮的恆星,而且大量集中於射電波段,直到最近才在X射線和紅外發現它的蹤跡。
The Astrophysics Spectator: The Dark Accretion Disk of the Central Galactic Black Hole


記得是因為吸積盤,大量物質圍繞黑洞一邊旋轉一邊下落,密度會越來越大,然後就會相互碰撞發出光甚至高能射線出來。這個發光是在黑洞視界以外進行的,物質還沒掉進黑洞就已經在相互碰撞了,所以光仍然能發射出來。


這個問題大概要從兩方面回答,1、黑洞吸積物質發出光和輻射,2、銀河系中心黑洞發出的輻射其實遠低於由它的質量而推測的預期。下面具體解釋一下:

1、宇宙中目前所知的最有效的物質收集器是最緻密的天體:黑洞。它們是完美的「時空陷阱」。一旦黑洞吸積其附近的物質,就會將其周圍的環境變成宇宙中最亮和最壯觀的區域。
黑洞可以通過幾種方式照亮所在的宇宙社區。有些方式需要非常特殊的環境,但有一個普遍存在的方式,就是物質落入黑洞時產生熱輻射。當物質向黑洞中心運行時,在引力的影響下,它會擁有越來越快的速度,獲得越來越多的動能。可是一旦落入物的粒子跳入吸積盤中後,該粒子的運動就會受到干擾。在吸積盤中,由於所有粒子間的經常性碰撞,這些粒子並不存在可以很好定義的簡單的軌道。相反的,所有的粒子都處於無序運動中,這種無序運動包含渦流和不穩定性——就像在湍流中一樣——而這種運動在吸積盤中則是非常常見的。

根據物理學的定義,無序的微觀粒子運動是熱運動,並且因此直接與溫度相關。隨著粒子運動變得無序和混亂,吸積盤中的物質就被加熱到非常高的溫度。在100倍太陽質量的特大質量黑洞外圍的吸積盤中,最高溫度約為100萬開爾文;而對於恆星質量黑洞周圍的吸積盤,其最高溫度可以達到前者的100倍。相比之下,太陽中心的溫度約為1500萬開爾文。——你可以發現恆星質量黑洞周圍吸積盤的溫度比太陽中心溫度要高得多。

在物理學中,只要有熱量,就會有熱電磁輻射。隨著溫度增加,以輻射的形式發射的能量也增加。黑洞周圍吸積盤的溫度足夠得高,使得吸積盤中的物質放射出大量的高能X射線。

實際上,黑洞吸積盤產生輻射的效率比核聚變的效率大約高30倍,我們知道,核聚變是負責太陽和其他恆星光度的能量轉換機制。到目前為止,沒有天文學家拍攝到黑洞周圍吸積流的詳細圖像——因為這需要比目前的望遠鏡更高的解析度。然而,天體物理學家有間接的方法來測試他們對這種黑洞附近發生的事情的假設:通過計算機模擬,他們可以預測吸積盤的光譜。這些光譜攜帶了局部條件的明確印記——強的引力紅移指示中心物體的緊湊性,系統多普勒頻移則記錄下物質在周圍盤中以接近光速的速度運動。每當觀察顯示集中在最內部區域的質量足夠高——並且在該特定點沒有可見的發光對象時,中心物體就很可能是黑洞。

2、有關銀河系中心的特大質量黑洞:
銀河系中心的特大質量黑洞被稱為「射手座A *」 (因為它位於射手座中),其引力質量是太陽的四百萬倍。然而,它的吸積盤的等離子體卻「輻射效率低下」,這意味著它發出的輻射遠小於預期。


為了開發出找到答案的方法,研究人員考慮了射手座A *吸積盤的性質。它的等離子體是如此炙熱和稀釋,以至於它是無碰撞的,這意味著等離子體中的質子和電子的軌跡很少相交。

這種碰撞的缺乏使得射手座A *的吸積盤與那些更加明亮的吸積盤相區分。更明亮的吸積盤是碰撞的,並且可以由20世紀90年代開始的公式建模,其將等離子體視為導電流體。但正由於射手座A *的吸積盤與那些更明亮的吸積盤存在性質上的差別,此前的模型對它並不適用。

為了對射手座A *的吸積盤建立模型,美國普林斯頓大學和美國能源部(DOE)的普林斯頓等離子體物理實驗室(PPPL)的科學家們,已經開發出一個嚴謹的新方法,在2016年12月的 《物理評論快報》上發表了一篇相關論文,該論文替換了將碰撞等離子體的運動視為宏觀流體的公式。相反,作者們使用了動力學的方法系統追蹤個體無碰撞粒子的路徑。這種複雜的方法,使用了飛馬座計算機代碼 (the Pegasus computer code,該代碼由Kunz, Stone和Xuening Bai所開發),產生了一組方程,能夠更好地模擬射手座A *吸積盤的情形。

該動力學研究方法可以幫助天體物理學家理解,到底是什麼原因導致射手座A *吸積盤放射出如此少的光。其研究結果還可以改善對其他關鍵問題的理解,例如在極端環境中磁化等離子體的行為會是怎樣的,以及磁場如何被放大。

Kunz說,新方法的目標是,生產更多的有關射手座A *吸積盤放射的預測模型,以便與天體物理觀測進行比較。這些觀測來自諸如錢德拉X射線天文台,NASA於1999年發射的地球軌道衛星,以及即將出現的事件視界望遠鏡。


銀河系中心【推測】是一個黑洞,在這個意義上的銀河系中心沒有聽說它是發光而且亮;新的天文觀測發現銀心【附近】有一定數量的發亮恆星(錢德拉X射線望遠鏡),注意這裡說的是銀心附近而不是銀河系中心。如果銀河系中心附近有發光恆星體,可能會形成可視(這個可視並不只是人類視覺意義上的那個而是多光譜射電可視)的吸積盤。


請讀時間簡史。
別說難,這是最易懂的科普書。
建議著重複習黑洞視界。


黑洞只有視界內的光是看不到的,視界外光線是可以看到的。而黑洞視界相對其附屬結構如吸積盤寬線區窄線區塵埃環等而言一般來說都是很小的,所以,處在吸積過程中的黑洞看上去並不黑,而裸黑洞是「黑」的。對於銀河系,黑洞是不發光的,但在其引力影響範圍內存在大量恆星,而恆星是發光的,所以銀河系中心是亮的。


首先你得定義中心是多中心,你肉眼看到的中心其實是一個很大的區域,除了黑洞還有別的東西,這樣想清楚了這個問題就迎刃而解了


自己猜想是不是吸引了很多恆星在那邊導致的


尼瑪黑洞吸積盤那的射線暴和一系列光學現象被你吃了么。。。。。。。。。。


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