銀河系中心為1200億太陽(yáng)的“超級(jí)大質(zhì)量黑洞體”

翁志遠(yuǎn)

中國(guó)人民大學(xué)信息學(xué)院

銀河系中心為1200億太陽(yáng)的“超級(jí)大質(zhì)量黑洞體”

翁志遠(yuǎn)

中國(guó)人民大學(xué)信息學(xué)院

茫茫宇宙中銀河系是一個(gè)完全獨(dú)立的星系，仙女座星系M31是距離銀河系最近的大星系，距銀河系約250萬(wàn)光年。浩瀚宇宙依據(jù)星體質(zhì)量排序稱霸,太陽(yáng)系主角是位居中心的太陽(yáng)，擁有99.86%太陽(yáng)系質(zhì)量成為“太陽(yáng)系主宰”。銀河系側(cè)看像一個(gè)中心略鼓的大圓盤，擁有1000～4000億恒星，如同太陽(yáng)系被超級(jí)放大。所有恒星長(zhǎng)期的圍繞一個(gè)中心質(zhì)點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，與地球火星、木星土星、天王星海王星長(zhǎng)期圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)大體相同。經(jīng)科學(xué)計(jì)算，銀河系中心點(diǎn)的黑洞質(zhì)量達(dá)到1000～1200億太陽(yáng)，此超級(jí)大質(zhì)量黑洞的“視界線”達(dá)到2688～3226億公里,約50倍太陽(yáng)到冥王星距離。該超級(jí)大質(zhì)量黑洞星體猶如我們太陽(yáng)系中的太陽(yáng),統(tǒng)治著整個(gè)的銀河系及空間范圍，成為“銀河系的主宰”。

銀河系；銀河系中心；黑洞；超級(jí)大質(zhì)量黑洞；視界線

引言：

月球遇到地球便順從的圍繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)；地球遇到太陽(yáng)又“聽話地”圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)；即使太陽(yáng)系內(nèi)再添加100個(gè)、甚至1000個(gè)地球,也都要“服從”太陽(yáng)并以太陽(yáng)為中心圍繞其運(yùn)轉(zhuǎn)。銀河系有1000～4000億恒星,包括幾十倍、幾百倍太陽(yáng)質(zhì)量的超新星,也都非?！绊槒牡亍背蔀殂y河系中心點(diǎn)黑洞體的“子民”。在浩瀚的宇宙中,根據(jù)星體質(zhì)量及其引力進(jìn)行“排序稱霸”，太陽(yáng)擁有99.86%太陽(yáng)系質(zhì)量成為“太陽(yáng)系主宰”；銀河系相當(dāng)于太陽(yáng)系的超級(jí)放大,由此可想而知,能統(tǒng)治銀河系并且盤踞銀河系中心的“黑洞體”,其質(zhì)量應(yīng)該非常的巨大。

1、有關(guān)銀河系和黑洞介紹

1.1 銀心：星系的中心凸出部分，是一個(gè)很亮的球狀，直徑約兩萬(wàn)光年，厚約一萬(wàn)光年。這個(gè)區(qū)域由高密度的恒星組成，很多證據(jù)表明，在中心區(qū)域存在著一個(gè)超級(jí)巨大的黑洞，星系核的活動(dòng)十分劇烈。核球的中心部分是銀核，它發(fā)出很強(qiáng)的射電、紅外、X射線和γ射線，其性質(zhì)尚不清楚。但是由于目前對(duì)大質(zhì)量的黑洞還沒有結(jié)論性的證據(jù)，所以天文學(xué)家們謹(jǐn)慎地避免用結(jié)論性的語(yǔ)言提到大質(zhì)量黑洞和超級(jí)大質(zhì)量黑洞。

1.2 銀暈：銀河暈輪彌散在銀盤周圍的一個(gè)球形區(qū)域內(nèi)，銀暈直徑約10萬(wàn)光年。這里恒星的密度很低，分布著一些由老年恒星組成的球狀星團(tuán)。銀河系是一個(gè)Sb或Sc型旋渦星系，擁有1000～4000億顆恒星，為本星系群中除仙女星系外最大的巨星系。

1.3 仙女座星系（Andromeda Galaxy也稱為梅西爾31）：星表編號(hào)為M31和NGC224，是一個(gè)螺旋星系，距地球約250萬(wàn)光年，是銀河系除麥哲倫云（銀河系的伴星系）以外最近的星系。仙女座星系被相信是本星系群中最大的星系，直徑約20萬(wàn)光年，外表頗似銀河系。本星系群的成員有仙女星系、銀河系、三角座星系，還有大約50個(gè)小星系；史匹哲太空望遠(yuǎn)鏡最近的觀測(cè)顯示，仙女座星系有近1～2萬(wàn)億顆恒星，數(shù)量遠(yuǎn)比銀河系多。

1.4 黑洞：是一種引力極強(qiáng)的天體，就連光都不能逃脫其引力。當(dāng)星體的史瓦西半徑小到一定程度時(shí)，連垂直表面發(fā)射的光都無(wú)法逃逸，因此成為黑洞。黑洞還存在一個(gè)邊界，稱作事件視界，它和剛好不能從黑洞逃逸的光線的軌跡相重合。視界線（event horizon）：天文學(xué)術(shù)語(yǔ)，指黑洞的邊界，在此邊界以內(nèi)的光,無(wú)法逃離。

2、理論及方法分析

2.1 銀河系相當(dāng)于一個(gè)規(guī)模龐大的太陽(yáng)系，宇宙中是一個(gè)完全獨(dú)立的星系，外星系與銀河系相距遙遠(yuǎn)，仙女座星系M31是距銀河系最近的大星系（約250萬(wàn)光年）。萬(wàn)有引力與它們的質(zhì)量成正比，再與它們兩者距離的平方成反比。由于外星系與銀河系相距達(dá)250萬(wàn)光年以上，將250萬(wàn)光年被折算成公里和米,再進(jìn)行平方計(jì)算和反比計(jì)算，最后的數(shù)據(jù)結(jié)果將非常的微小，完全可以忽略不計(jì)。

2.2 銀河系擁有1000億～4000億恒星，與我們太陽(yáng)系情況一樣，銀河系（及河外星系）所有的星體能夠聚集到一起，完全是依靠它們質(zhì)量產(chǎn)生的萬(wàn)有引力。銀河系中所有的恒星，都是圍繞一個(gè)相同的中心點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)；如同太陽(yáng)系中所有行星、彗星圍繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)一樣。如果銀河系中心點(diǎn)不存在超級(jí)質(zhì)量星體吸引，其外部和邊沿的恒星高速圓周運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的巨大離心力，這些恒星都將全部被離心和甩飛。

2.3 太陽(yáng)占太陽(yáng)系總質(zhì)量的99.86%；產(chǎn)生的引力籠罩整個(gè)太陽(yáng)系，成為太陽(yáng)系的“主宰”。與太陽(yáng)系情況一樣，銀河系中心點(diǎn)也應(yīng)該有一個(gè)超級(jí)大質(zhì)量星體，才能夠吸引和控制1000～4000億恒星不被離心。經(jīng)科學(xué)計(jì)算，銀河系中心點(diǎn)星體的質(zhì)量達(dá)到1000～1200億太陽(yáng)。與太陽(yáng)統(tǒng)治太陽(yáng)系一樣，只有銀河系中心點(diǎn)質(zhì)量達(dá)到1000億太陽(yáng)質(zhì)量以上，才能夠有資格,統(tǒng)治和控制銀河系1000～4000億顆恒星(包括質(zhì)量達(dá)到幾十倍、幾百倍太陽(yáng)的超新星)不被圓周運(yùn)動(dòng)離心甩飛。

2.4 如果說(shuō)星體質(zhì)量達(dá)到3.8倍太陽(yáng)就能夠形成小質(zhì)量黑洞，星體質(zhì)量達(dá)到1000億～1200億太陽(yáng)，吸引光線和形成黑洞應(yīng)該是一個(gè)必然結(jié)果。經(jīng)過(guò)科學(xué)計(jì)算，銀河系中心的黑洞“視界線”達(dá)到2688～3226億公里（約0.03光年）,相當(dāng)于50倍太陽(yáng)到冥王星距離。浩瀚宇宙擁有1000～2000億星系，距離銀河系最近的仙女座星系有1～2萬(wàn)億顆恒星，其恒星數(shù)量遠(yuǎn)比銀河系多。外星系與銀河系情況基本相同，因此其他星系的中心點(diǎn),也應(yīng)該同樣存在有“超級(jí)大質(zhì)量黑洞”。

3、詳細(xì)計(jì)算過(guò)程

3.1 排除外界對(duì)銀河系的引力影響：銀河系在宇宙中是一個(gè)完全獨(dú)立的星系，其他星系與銀河系距離遙遠(yuǎn)，仙女座星系M31是距離我們銀河系最近的大星系（約250萬(wàn)光年）。萬(wàn)有引力與它們的質(zhì)量乘積成正比，與它們距離的平方成反比。外星系與銀河系的距離達(dá)到（甚至超過(guò)）250萬(wàn)光年，我們把250萬(wàn)光年折算成公里和“米”，再進(jìn)行平方計(jì)算和反比計(jì)算，引力數(shù)據(jù)將極其微小，可忽略不計(jì)。

3.2 排除銀河系內(nèi)部恒星對(duì)太陽(yáng)的影響：在銀河系內(nèi)部，距我們太陽(yáng)最近的恒星是比鄰星，兩顆恒星質(zhì)量基本相同,但相距卻達(dá)到40萬(wàn)億公里，雖說(shuō)是比鄰卻也遠(yuǎn)在天涯。因此，我們太陽(yáng)受比鄰星引力控制的可能性也幾乎為零。

3.3 銀河系中心點(diǎn)“星體”與“太陽(yáng)”,建立簡(jiǎn)單的兩點(diǎn)關(guān)系：通過(guò)以上的數(shù)據(jù)顯示，外星系與銀河系間距在250萬(wàn)光年以上，因此外星系對(duì)銀河系（對(duì)我們太陽(yáng)）的引力作用完全可以被忽略掉。銀河系內(nèi)部：恒星間距達(dá)到40萬(wàn)億公里以上，它們的質(zhì)量基本上相同，40萬(wàn)億公里折算成米，再進(jìn)行平方和反比計(jì)算，數(shù)據(jù)將非常小，所以太陽(yáng)不受比鄰星控制。由此可以看出，太陽(yáng)僅受銀河系中心“黑洞星體”控制，可以把銀河系中心的（黑洞）星體當(dāng)成一個(gè)“質(zhì)點(diǎn)”，再把太陽(yáng)當(dāng)成另外一個(gè)“質(zhì)點(diǎn)”，采用簡(jiǎn)單的兩個(gè)“質(zhì)點(diǎn)”引力公式進(jìn)行計(jì)算。

3.4 參考數(shù)據(jù)（來(lái)源自“維基百科”）：

太陽(yáng)與銀河系中心為2.5×10^20米；

太陽(yáng)質(zhì)量為2.0×10^30千克；

太陽(yáng)環(huán)銀河系中心圓周運(yùn)動(dòng)的軌道速度220公里∕秒（需折算成為m∕秒）；

引力常數(shù)G＝6.67×10^-11；

向心力公式：F向=mv^2∕R，經(jīng)計(jì)算銀河系中心星體對(duì)太陽(yáng)的引力：F向＝mv^2∕R=2.0*10^16*220^2∕2.5（簡(jiǎn)化）＝3.872*10^20牛頓；

再采用萬(wàn)有引力公式：F＝GmM∕r^2；計(jì)算另外“質(zhì)點(diǎn)”的質(zhì)量。銀河系中心點(diǎn)的“星體質(zhì)量”M＝Fr^2∕Gm=3.872*2.5^2*10^60∕6.67*2.0*10^19（簡(jiǎn)化）＝1.814×10^41千克（或1.814×10^38噸）；相比后約為太陽(yáng)質(zhì)量的1000億倍。因此得出：銀河系中心星體（黑洞體）的質(zhì)量約為1000億太陽(yáng)質(zhì)量；

如果按照太陽(yáng)繞銀心圓周運(yùn)動(dòng)的軌道速度250公里∕秒計(jì)算（數(shù)據(jù)來(lái)源“百度百科”、“360百科”、“互動(dòng)百科”、“搜狗百科”等）：F向＝mv^2∕R=2.0*10^16*250^2∕2.5（簡(jiǎn)化）＝5.0*10^20牛頓(N）；采用萬(wàn)有引力公式F＝GmM∕r^2計(jì)算另外一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量，得到銀河系中心點(diǎn)的“黑洞星體質(zhì)量”M＝Fr^2∕Gm=2.3426×10^41千克（或2.3426×10^38噸）；再與太陽(yáng)質(zhì)量相比，得出：銀河系中心點(diǎn)黑洞星體的質(zhì)量約為1200億太陽(yáng)質(zhì)量；

據(jù)斯隆數(shù)字巡天(簡(jiǎn)稱SDSS)報(bào)道：中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)與德國(guó)馬普天文所(Max-Planck-Institute for Astronomy)的天文學(xué)家合作，首次利用SDSS-II的大樣本暈星數(shù)據(jù)精確定出銀河系的中心質(zhì)量約為1千億個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。如果3.8倍太陽(yáng)質(zhì)量能夠成為黑洞，那么質(zhì)量達(dá)到1000億～1200億太陽(yáng)，完全的有資格稱之為“超級(jí)大質(zhì)量黑洞”。

3.5 黑洞“視界線數(shù)據(jù)”的計(jì)算：史瓦西半徑：Rs＝2GM∕c^2（G為萬(wàn)有引力常數(shù)，M為天體的質(zhì)量，c為光速）。黑洞星體質(zhì)量M＝1.814×10^41千克（1000億太陽(yáng)）；光速c＝3×10^8米；引力常數(shù)G＝6.67×10^-11；計(jì)算結(jié)果：視界線Rs＝2.688×10^14米（約2688億公里）,折算成光年約0.028光年。按照黑洞星體的質(zhì)量M＝2.3426× 10^41千克（1200億太陽(yáng)）；視界線Rs＝2GM∕c^2＝3.226×10^14米（約3226億公里），折算約0.034光年；為方便記憶均取0.03光年。

4、結(jié)論：

4.1 觀測(cè)得到的很多其他證據(jù)也充分的表明，在銀河系中心區(qū)域存在著一個(gè)大質(zhì)量黑洞，星系核的活動(dòng)十分劇烈。銀核區(qū)域發(fā)出很強(qiáng)的射電、紅外、X射線和γ射線；性質(zhì)尚不清楚(備注：這是黑洞現(xiàn)象的一個(gè)必然結(jié)果，本人不才,完全能夠?qū)Υ藛?wèn)題做出合理解答)。極有可能包含一個(gè)大質(zhì)量黑洞，但是由于目前對(duì)大質(zhì)量黑洞還沒有結(jié)論性的證據(jù)，所以天文學(xué)家們謹(jǐn)慎地避免用結(jié)論性的語(yǔ)言提到大質(zhì)量黑洞。經(jīng)過(guò)科學(xué)計(jì)算,銀河系中心黑洞體質(zhì)量達(dá)到1000億太陽(yáng)質(zhì)量,與銀河系1000～4000億恒星(超新星)進(jìn)行比較,還達(dá)不到1比1關(guān)系(無(wú)法與太陽(yáng)擁有99.86%太陽(yáng)系質(zhì)量進(jìn)行比較)。

4.2 茫茫宇宙中根據(jù)星體質(zhì)量進(jìn)行排序稱霸：太陽(yáng)擁有太陽(yáng)系99.86%質(zhì)量,才能夠讓地球火星、木星土星、天王星海王星以及數(shù)百衛(wèi)星及矮行星和數(shù)以億計(jì)的太陽(yáng)系小天體“臣服”。銀河系是太陽(yáng)系的超級(jí)放大,擁有1000～4000億恒星(和超新星),這些恒星及超新星能夠始終如一的圍繞銀河系中心點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn),這個(gè)銀河系中心點(diǎn)的星體質(zhì)量應(yīng)該超級(jí)巨大,才能夠吸引控制銀河系遙遠(yuǎn)的恒星不被離心力甩飛。經(jīng)計(jì)算為1000～1200億太陽(yáng)，該“超級(jí)大質(zhì)量黑洞星體”，如同我們太陽(yáng)系中心的太陽(yáng)，成為控制銀河系的主宰。

4.3 1888年,達(dá)爾文曾給科學(xué)下過(guò)一個(gè)定義：“科學(xué)就是整理事實(shí)，從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，做出結(jié)論”。在人類漫長(zhǎng)的歷史進(jìn)程中,人們長(zhǎng)期認(rèn)為地球居于宇宙的中心，太陽(yáng)和其他行星圍繞地球轉(zhuǎn),這種理論影響人們思想長(zhǎng)達(dá)千年以上。時(shí)過(guò)境遷,人們的思想得到很大程度的解放,不但對(duì)我太陽(yáng)系進(jìn)行了更加深入的了解,同時(shí)對(duì)銀河系及宇宙,也有了一些認(rèn)識(shí)和了解。人類對(duì)于未知世界的探索是永無(wú)止境的,科學(xué)文明在不斷的深入與突破，科學(xué)定義和科學(xué)數(shù)據(jù)也在與時(shí)俱進(jìn)。

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