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银河系中心的大胖子黑洞,离我们到底有多远?

前几天半夜睡不着,爬起来到阳台上看星星,猎户座斜挂在南边天上,特别显眼,看着看着,我突然想到一个问题——都说银河系中心有个超大质量黑洞,我们地球绕着它转,那这个黑洞到底离我们多远呢?这个问题一旦钻进脑子里,就再也赶不走了,干脆查个明白。

银河系中心的大胖子黑洞,离我们到底有多远?

先说说这个黑洞到底是谁

银河系中心那个黑洞,天文学家给它起了个名字叫“人马座A*”——读作“人马座A星”,那个星号很重要,代表它是个射电源,最早是在射电波段被发现的,这家伙可不是普通的黑洞,它是所谓的“超大质量黑洞”,质量大约相当于430万个太阳,你试着在脑子里想象一下,430万个太阳挤在一个点里,我反正想象不出来,太离谱了。

不过说实话,放在宇宙尺度里,人马座A*还算是个“中等身材”,仙女座星系中心的黑洞是它的几十倍大,有些星系中心的黑洞更是能达到几百亿倍太阳质量,宇宙这东西,就是不给人留面子,你觉得大得没边了,转头就给你看个更大的。

这个距离是怎么量出来的?

天文学家为了量准这个距离,真是费了不少劲,他们用的方法,跟我们平时用三角法量河对岸的距离其实是同一个道理,只不过工具从卷尺换成了巨型射电望远镜。

具体怎么操作呢?选的是人马座A*周围那些绕着它疯跑的恒星,其中最有名的是一颗叫S2的恒星,它绕人马座A*跑一圈大约要16年,天文学家连续观测它好多个周期,精确记录它在天空中的位置变化,知道轨道周期和轨道大小,用开普勒定律就能算出它离黑洞有多远,然后再用三角视差法——也就是利用地球绕太阳公转时,在不同位置看同一天体产生的微小角度偏移——把这个距离转换成我们熟悉的“光年”。

这个过程说起来简单,做起来极其艰难,地球大气层的扰动会让星光乱抖,银河系中心又堆满了尘埃,可见光根本穿不过去,得用红外波段和射电波段去“看”,还得配合自适应光学技术,实时修正大气抖动造成的像差,背后的技术复杂程度,我光是看资料就觉得头大,这里就不展开讲了,总之很厉害就对了。

答案来了:大约26,000光年

好,直接给答案,目前公认的测量结果是,地球——也就是太阳系——距离银河系中心黑洞人马座A*大约26,000光年

26,000光年是什么意思?光每秒跑大约30万公里,你让光跑上26,000年,才能从地球跑到银河中心那个黑洞旁边,换个更形象的说法,如果哪天人马座A*突然打了个“饱嗝”发出闪光,我们在地球上看到它,需要等26,000年,也就是说,我们现在看到的人马座A*的影像,其实是它26,000年前的样子,那时候地球上最后一个冰河期还没结束,长毛猛犸象还在西伯利亚到处溜达。

这个数字是有误差范围的,不同的测量团队用不同的方法,得到的结果在25,000到28,000光年之间浮动,2020年,一个叫GRAVITY的国际合作项目用甚大望远镜干涉仪,把精度又提高了一大截,确认距离约为26,673光年,误差大概在正负100光年左右,不过对我们普通人来说,两万六千光年”就完全够用了。

等等,26,000光年在银河系里算老几?

这个问题其实比“距离是多少”更有意思,银河系整体是个盘状结构,直径大概有10万到12万光年,太阳系不在中心,也不在边缘,而是位于银河系一条叫猎户臂的次级旋臂内侧,距离银心大约26,000光年,你可以把银河系想象成一个巨大的旋转披萨饼,太阳系就是嵌在饼中间偏外某处的一小粒芝士。

这个位置其实挺妙的,太靠近银心,恒星密集,超新星爆发频繁,辐射环境恶劣,复杂的生命形态很难存活,太靠外,重元素稀少,可能连岩质行星都难以形成,我们待的这个位置,算是银河系的“郊区宜居带”——安静、稳定、物质丰度适中,说不上宇宙偏心不偏心,但确实是件值得庆幸的事。

对象 距离地球 备注
月球 约1.3光秒 阿波罗宇航员三天能到
太阳 约8光分 阳光到达地球的时间
比邻星(最近恒星) 约4.2光年 目前飞船要飞几万年
猎户座大星云 约1,344光年 肉眼可见的恒星摇篮
人马座A*(银心黑洞) 约26,000光年 质量约430万倍太阳
仙女座星系 约250万光年 肉眼可见的最远天体

看看这个表就清楚了,26,000光年放在宇宙尺度上,说远不远,说近不近,比起邻近的恒星,它远得离谱;比起隔壁的星系,它又算是在自家后院。

这个距离会变吗?

答案是:会,但你完全不用担心。

太阳系以大约每秒220公里的速度绕银河中心公转,一圈下来大概要3亿年,天文学家管这叫一个“银河年”,恐龙灭绝的时候,太阳系差不多在银河系对面的位置,不过这个轨道到目前为止还算稳定,我们不会慢慢掉进黑洞里去——科幻电影里那种“被黑洞吸进去”的情节,在这里不成立。

更遥远的未来,大概40亿年后,银河系会跟仙女座星系来一场惊天动地的大碰撞,届时太阳系与银心黑洞的距离可能会发生剧烈变化,甚至可能被甩到更外围去,但那都是几十亿年以后的事了,那时候太阳膨胀成红巨星,地球早就不能住人了,所以我选择不去操心。

银河系中心的大胖子黑洞,离我们到底有多远?

知道这个距离,跟我们有什么关系?

说实话,知道是26,000光年还是27,000光年,对你我明天早上的通勤不会有任何影响,但我还是觉得这件事很值得知道。

它像是一个坐标,帮我们在脑子里定了个位,当你知道自己身处银河系郊区的一个平凡角落里,距离那个质量是太阳430万倍的黑暗巨兽只有两万多光年时,再抬头看夜空,感觉就完全不一样了,我们眼中那些安静的星星,其实都在高速运动,都被那个看不见的巨兽牢牢抓着,在漫长的轨道上日复一日地奔跑。

有些晚上,我站在阳台上朝着人马座的方向看——我肉眼什么也看不见,银河中心被厚厚的尘埃云挡得严严实实——但我知道它就在那里,一个看不见的存在,拽着两千亿颗恒星,包括我们的太阳,包括我们每一个人,而我们可以知道它有多远,甚至可以算出它的质量,人类能把尺度丈量到这个份上,想想也挺了不起的。

26,000光年,记住了吗?下次跟朋友聊到宇宙的时候,随口来一句,估计能把人唬住——这不是主要目的,主要目的是,知道这件事本身,就会让人在某个方面变得更踏实一点,不知道为什么,反正我是这么觉得的。

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