银河系中心存在着什么？这个问题曾经困扰人类很久。

1965年， 罗杰·彭罗斯 发表了《引力坍塌和时空奇点》等多篇论文。他与霍金用理论证明黑洞的形成是“广义相对论”的有力预测结果。以该理论为依据，可以论证银河系中心很有可能存在一个超大质量黑洞。然而，几十年过去了，银心黑洞依旧停留在理论层次。

1995年， 安德烈娅·盖兹 带领研究团队，利用望远镜对银河系中心区域持续观察了20多年，记录了中心区域的恒星运动轨迹。如图所示：“清晰可见”，银河系中心（标星位置）一定存在着某种我们暂时看不见的物质，周围的恒星都以它为中心，绕过它的时候会突然加速。显然这是一个超强的引力源，因为连10多倍太阳质量的恒星（S2）都围着它转，那么它到底有多强呢？

上世纪90年代，美国天体物理学家 赖因哈德·根策尔 也带领着一支团队凝视着中心那片黑暗。随着人类的科技水平不断提高，观测的精度不断提升。20多年后， 赖因哈德·根策尔 根据围绕银河系中心快速旋转的气体云计算出了中间那个看不见的引力源 质量为太阳的414万倍。

另一边安德烈娅·盖兹通过中心附近的恒星（S2）的质量与运动速度变化也得出了中心天体质量为“太阳的414万倍”的结果。质量这么大的天体只能是黑洞，这是板上钉钉的事。因此，罗杰·彭罗斯、安德烈娅·盖兹、赖因哈德·根策尔，三人因验证了银河深处的秘密，获得了2020年诺贝尔物理学奖。

虽然我们已经知道银河的中心存在一个400多倍太阳质量的黑洞，但这一切依旧停留在理论上。2022年5月12日晚上9点07分，在全球多地，包括上海的发布会上，事件视界望远镜（EHT）合作组织，向全人类展示了银心黑洞照片。

这个 黑洞虽然质量仅有整个银河系0.0005%，但却束缚住了整个银河棒旋星系的千亿颗恒星， 包括渺小的太阳。照片公布后，有网友发出疑问：既然银河系中心一片漆黑，为什么还能拍到黑洞？是像相机一样先用闪光灯闪一下吗？

黑洞太黑，连光都逃不出来

其实，黑洞的黑不仅因为它不发光，而且还吞噬一切的光，所以人类即使有给黑洞打灯的能力，黑洞依然不会发光。说清楚这个问题之前，我们先来简单了解一下“黑洞是什么？”。

思考一个问题，如果让你扔石头，怎么样做才能扔得更远？

牛顿也曾研究过这个问题，他观察人们扔石头，发现无论如何怎么扔，石头总是会掉回地面。后来，他想到在高山上架一门大炮，炮口朝着水平方向，用不同的速度来发射炮弹，随着炮弹的速度增大，炮弹的落点离山脚就越远。

当炮弹达到一定速度时，炮弹将不会落回地球，而是绕着地球旋转，这个速度称之为“环绕速度”，也叫“第一宇宙速度”，为7.9km/s。

如果炮弹的速度继续增加，当炮弹超过一定速度时，它将摆脱地球的引力束缚，这个速度被称为“第二宇宙速度”，也叫“逃逸速度”，为11.2km/s。

根据万有引力公式与速度公式，逃逸速度可以简化为：

（G为万有引力常数）

通过逃逸速度公式，我们可以得到以下信息：

• 地球逃逸速度取决于地球的质量（M）与星球的半径（r）。
• 一个星球质量越大，半径（体积）越小，逃逸速度就会越大。
• 逃逸速度越大，天体的束缚能力越强，也就是引力越强。

如果存在一种天体，逃逸速度大于光速，那么光都会被该天体吞噬进去。天体无法向外发出光或反射出光，意味着外人将无法观察到天体本体（也无法对其本体进行拍摄），这就是黑洞。

黑洞与外界的界限

光在真空中行进的速度是宇宙中能量、信息传递的最快速度，是有质量的物质移动无法超越的极限速度。黑洞连光都可以吞噬，因此只要其他天体靠近它都会被吞噬。不过，只要离它足够远，我们就是安全的。那么究竟要离多远呢？

我们可以把黑洞当作时空中的一个漩涡，离这个漩涡越近，逃离漩涡所需要的速度就越快。如果让光逐渐靠近漩涡，靠近到一定距离时光会达到一个刚好无法摆脱漩涡的临界状态。在理想状态下， 光在临界距离上的运行轨迹就是光环绕黑洞的轨道 ，再往前一步便会踏入深渊。在临界距离上，逃离漩涡的速度等于光速。

（M黑洞质量，C光速，G常量，R史瓦西半径）

把光速（C）带入逃逸速度公式，便可以得到黑洞的临界半径，R=2GM/C²。

德国物理学家卡尔史瓦西最先描述：当一个球体对称且不存在自转的天体，半径小于2GM/C²时，那么这个天体将是一个“看不见的黑体”。于是这个半径称之为 史瓦西半径。 后来，美国物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒将“看不见的黑体”命名为“ 黑洞 ”。

任何信息、物体、能量，一旦跨过史瓦西半径就再也不能出来。换句话说：史瓦西半径的界线是隔绝黑洞内一切事件信息的界限，这个界限称之为“ 事件视界 ”。

延伸阅读：史瓦西半径是史瓦西在1916年求解“广义相对论场方程”时得到的一个解。虽然利用牛顿力学与广义相对论都可以得到黑洞的解，而且这两个解一致，但意义并不一样。因为在牛顿力学的图景下，速度是没有上限的。如果物体可以超越光速，那么黑洞并不一定存在。

那么问题来了， 既然信息与能量无法逃离黑洞的视界，那么我们拍摄到的银心黑洞到底是什么？

拍摄到的是什么？

实际上，我们拍摄到的是 银心黑洞的“吸积盘”。 由于银心黑洞引力极大，所以靠近它的物体都会被它扯过去，包括宇宙中的气体云，尘埃等等弥散物质。一些靠得太近的行星与恒星也会因为潮汐力被撕成粉碎。于是在事件视界之外汇聚着大量星际弥散物质与星际残渣，它们受到黑洞引力的牵制，不断围绕着黑洞高速旋转，形成一个盘状结构。

盘内的物质高速运动的过程中会不断出现碰撞与摩擦，一些物质会逐渐失速，最终掉入事件视界内被黑洞吞噬。由于盘中时刻都有物质发生碰撞，因此吸积盘也在时刻向外辐射热量。

此外，碰撞事件发生在事件视界之外，因此这些热量可以逃离黑洞。所以 吸积盘是一个环绕在黑洞外围、时刻向外辐射能量的高温圆盘。 虽然银河系中心一片漆黑，但通过吸积盘辐射出的热量绘制出吸积盘，便可知晓黑洞就在那里。（完）#首张银河系中心黑洞照片公开##黑洞##时隔三年人类再公布一张黑洞照片#