银河系中间为什么会有一个超大质量黑洞，它是怎么形成的?

地球就像一只蓝色的大眼睛，透过耀眼的光线和尘埃凝视着银河系的中心。在这个银光闪闪的世界里，它既不是巨大的太阳，也不是碰撞的云，也不是物质-反物质湮灭的伽玛射线。在物质星云的中心，有一个阴影。科学家们打算捕捉这只怪物，它距离我们3万光年，目前还不清楚。

我们看到的阴影是一个巨大的黑洞。黑洞不是无形的吗?怎么会有阴影呢?

在银河系中心的领域里，引力是至高无上的统治者。它能抓住一切，甚至光。它把空间弯曲到断裂的地方。黑洞也许是科学家们最不可思议的预言。即便如此，科学家们还是描绘了它的理论图景，并指出了许多类似黑洞的物体。但是没有人见过黑洞。

所有这些都有望改变。天文学家们正在把全球射电望远镜连接成一个网络，这个网络可以用作一个高分辨率的探测设备。他们将把无线电巨眼对准我们星系的中心，一个被称为人马座a的区域，据信那里有巨大的黑洞。

麻省理工学院海斯坦克天文台的杜利曼希望，黑洞的阴影将很快被观测到，人质也将被考虑在内，这样就可以推断出黑洞周围扭曲的时空。这将告诉我们黑洞是如何产生和生长的。

这些观测结果也将是对爱因斯坦广义相对论的严格检验，黑洞的存在就是它的预言。

那么，是什么让我们相信在银的心脏里潜伏着一个巨人呢?这是因为人们看到强大的引力在银的中心附近拉动恒星和云的运动。据估计，这个中心巨星的质量高达450万个太阳，但它只是在太阳系的内部，那里的物质可以被紧紧挤压，所以它不是一个巨大的黑洞。

科学界相信在大多数大星系的中心都有一个超大质量的黑洞。在这些所谓的活动星系中，大量的气体螺旋进入黑洞，形成一个物质的热盘，即吸积盘。它的亮度往往使它周围数十亿颗恒星的亮度相形见绌。它将以全波段辐射电磁辐射，从无线电波到x射线。

我们星系中的这个怪物并不是一个巨大的“喂食器”，而是生活在附近恒星释放出的微小气体附近。这些气体落入洞穴，也会升温并发光，但它们比活跃星系发出的光要弱得多。

当然，黑洞本身是不辐射的，甚至光也能被吞噬，我们怎么能看到它们呢?如前所述，黑洞周围有一个吸积盘，吸积盘中的气体迅速流向中央黑洞。由于高温，它们会发光，这些光也会被黑洞捕获，所以吸积盘的内层是不可见的。射电眼所看到的只是一个影子，它被闪烁的热气体所衬托，热气体是吸积盘的外层。

看到阴影并不容易。它没有明显的边界，也受到来自黑洞前面气体的光和其他辐射的干扰。根据相对论，一个450万太阳质量的黑洞横跨2700万公里。事实上，黑洞是一个很小的点。这里的跨度指的是黑洞视界的尺度。所谓的视界是黑洞引力的绝对主导区域。任何物质(包括光)一旦进入视界，就永远不会逃逸。地平线的巨大引力使它附近的光线发生折射，使它看起来好像有原来的两倍大。即便如此，它也只是地球上的一个黑点，只能看到50微秒。这相当于在月球上看篮球比赛。

普通的望远镜看不到这么小的黑点。但是杜利曼使用了一种新的观测技术，叫做天文甚长基线干涉仪(VLBI)，它结合了分散在世界各地的观测数据来重建图像。

以前VLBI对星系中心的观测太过模糊，以至于看不到黑洞的影子。更糟糕的是，黑洞周围的气体对许多波长的电磁波来说都是不透明的，这就相当于遮蔽了黑洞阴影的屏幕。幸运的是，由于观测技术的进步，这个问题不再是一个障碍。

如果射电望远镜工作在RMM波长(或更短)。它可以穿过星际迷雾和内部气体覆盖层。此外，如果一台射电望远镜装有多个天线盘，理论上，它们之间的距离越大，图像越清晰;如果相距几公里，望远镜的分辨率就足以看到阴影。

早在2017年4月，Dulliman的团队就开始研究VLBI的极短波长(1.3 mm)，但结果并不令人满意。他们收集了人马座A’的辐射，但是没有足够的信息来获得更好的图像和进行更深入的分析。即便如此，这些早期的观测结果都有一个明显的特征:射手座a '确实是一个黑洞。根据布拉德里克的说法，这些结果表明他们看到的是视界，而这正是黑洞的特征。

视界是一个没有实体的边界，在这里没有任何东西可以逃脱黑洞引力的控制。它们无声无息地被吞噬，没有任何辐射。一些理论家说，银的中心可能不是一个黑洞，而是一个所谓的玻色子恒星，它有一个实质的表面，而不是一个视界。由于大量的气体落入表面，它必定成为最小的极热恒星。

布罗德莱克分析了杜利曼的观察。他认为，如果人马座A'有一个表面，它会稳定燃烧发出红外光;事实上，没有观察到这种白热的光。所以人们得出结论，我们确实看到了人马座A'，它披着地平线的斗篷，把里面的一切与宇宙的其他部分分开。

杜利曼对这些观察结果并不满意。他说模糊的黑点仅仅是个开始。他将把观测移到0.87毫米的较短波长。到那时，更多的观测结果将汇集在一起，以获得更清晰的黑洞图像。

巨大的微波眼建在智利的沙漠山脉。大型毫米、亚毫米阵列(ALMAs)正在建设中。它有66个天线盘，杜利曼说:从我们的观察来看，阿尔玛就像一只展翅的老虎。通过与世界各地的其他观测设备的合作，它将提供一幅更清晰的人马座a’的图像，甚至可以揭示活跃星系M87中更大的黑洞。

杜利曼说:“最让我兴奋的是，我们将能够观察到瞬间的变化。”许多波长的观测表明，环绕射手座A'的气体有时会突然喷发。杜利曼说，他们还会关注周围的耀斑运动，以及它们被地平线实时吞噬的事实。

他们的观测有助于理解黑洞的旋转。相对论认为，旋转的黑洞会在空间结构中形成漩涡，黑洞附近的热点(实际上是视界)会被漩涡所卷入。所以我们可以探索人马座A'的白色速度，这将给我们提供关于这个黑洞形成的线索，因为它的旋转取决于它过去消耗了什么。

如此巨大的黑洞是如何形成的?理论家们已经为人马座提出了几种不同的生长模式，其中一种是通过摄入星系气体，这些气体与星系的旋转相同，并迅速冲向地平线，在其周围形成一个旋转的吸积盘;随着浴缸里的水流向排水口，圆盘里的气体向黑洞移动得越来越快;当气体最终被吞没时，它的旋转将被加入黑洞，人马座A'的旋转可能会实现。根据相对论所允许的最大速度，视界的速度可以接近光速。另一个模型是，人马座A的成长是通过气体中的“零食”(这些“零食”来自于进入随机轨道附近的气体团，由于它们的轨道是随机的，所以它们的旋转大多是相互抵消的)，所以人马座A的旋转可能会更低;另一种是碰撞类型，即较小的星系与银河系碰撞并合并。由于每个星系都有自己的中心黑洞，所以当它与人马座A合并时，它的旋转往往是适度的。

广义相对论自爱因斯坦提出近一个世纪以来一直是我们最好的引力理论，它精确地匹配了观测结果。但是这个理论从来没有在超重力场中被验证过，比如在视界附近，相对论的预测是极端的。

如果在杜利曼的观测中观察到一些异常，这可能意味着相对论在超重力场中将完全失效。银河系中心的怪物有着比我们想象中更暗的阴影。

然而，我们的巨大黑洞，人马座A’是非常明亮的，虽然它很难看到。如果它处于爆炸状态，就像活跃星系的中央黑洞(指的是视界附近的物质)，那么地球上可能存在生命吗?我们的超级黑洞是温和的，但它也会爆发。如果我们在3万年前观察它，它会比现在亮1亿倍。莫斯科空间研究所的Lemnissev说，这是因为Tiekelay看到了由人马座B2氢云(距离人马座A350光年)发出的高能x射线。唯一的解释是，3万年前，人马座A爆发出非常强的辐射，经过350年后形成B2云，激发后者产生x射线。

感谢人马座A温柔的性格，否则就没有我们了。这也许是宇宙存在的必然性，但它出现在宇宙2000亿个星系的银河系中，也许是一种巧合。