翁志遠

中國人民大學信息學院

銀河系中心為1200億太陽的“超級大質(zhì)量黑洞體”

翁志遠

中國人民大學信息學院

茫茫宇宙中銀河系是一個完全獨立的星系，仙女座星系M31是距離銀河系最近的大星系，距銀河系約250萬光年。浩瀚宇宙依據(jù)星體質(zhì)量排序稱霸,太陽系主角是位居中心的太陽，擁有99.86%太陽系質(zhì)量成為“太陽系主宰”。銀河系側(cè)看像一個中心略鼓的大圓盤，擁有1000～4000億恒星，如同太陽系被超級放大。所有恒星長期的圍繞一個中心質(zhì)點運轉(zhuǎn)，與地球火星、木星土星、天王星海王星長期圍繞太陽運轉(zhuǎn)大體相同。經(jīng)科學計算，銀河系中心點的黑洞質(zhì)量達到1000～1200億太陽，此超級大質(zhì)量黑洞的“視界線”達到2688～3226億公里,約50倍太陽到冥王星距離。該超級大質(zhì)量黑洞星體猶如我們太陽系中的太陽,統(tǒng)治著整個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轉(zhuǎn)；地球遇到太陽又“聽話地”圍繞太陽運轉(zhuǎn)；即使太陽系內(nèi)再添加100個、甚至1000個地球,也都要“服從”太陽并以太陽為中心圍繞其運轉(zhuǎn)。銀河系有1000～4000億恒星,包括幾十倍、幾百倍太陽質(zhì)量的超新星,也都非?！绊槒牡亍背蔀殂y河系中心點黑洞體的“子民”。在浩瀚的宇宙中,根據(jù)星體質(zhì)量及其引力進行“排序稱霸”，太陽擁有99.86%太陽系質(zhì)量成為“太陽系主宰”；銀河系相當于太陽系的超級放大,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，是一個很亮的球狀，直徑約兩萬光年，厚約一萬光年。這個區(qū)域由高密度的恒星組成，很多證據(jù)表明，在中心區(qū)域存在著一個超級巨大的黑洞，星系核的活動十分劇烈。核球的中心部分是銀核，它發(fā)出很強的射電、紅外、X射線和γ射線，其性質(zhì)尚不清楚。但是由于目前對大質(zhì)量的黑洞還沒有結(jié)論性的證據(jù)，所以天文學家們謹慎地避免用結(jié)論性的語言提到大質(zhì)量黑洞和超級大質(zhì)量黑洞。

1.2 銀暈：銀河暈輪彌散在銀盤周圍的一個球形區(qū)域內(nèi)，銀暈直徑約10萬光年。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。銀河系是一個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）：星表編號為M31和NGC224，是一個螺旋星系，距地球約250萬光年，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個小星系；史匹哲太空望遠鏡最近的觀測顯示，仙女座星系有近1～2萬億顆恒星，數(shù)量遠比銀河系多。

1.4 黑洞：是一種引力極強的天體，就連光都不能逃脫其引力。當星體的史瓦西半徑小到一定程度時，連垂直表面發(fā)射的光都無法逃逸，因此成為黑洞。黑洞還存在一個邊界，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）：天文學術(shù)語，指黑洞的邊界，在此邊界以內(nèi)的光,無法逃離。

2、理論及方法分析

2.1 銀河系相當于一個規(guī)模龐大的太陽系，宇宙中是一個完全獨立的星系，外星系與銀河系相距遙遠，仙女座星系M31是距銀河系最近的大星系（約250萬光年）。萬有引力與它們的質(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250萬光年以上，將250萬光年被折算成公里和米,再進行平方計算和反比計算，最后的數(shù)據(jù)結(jié)果將非常的微小，完全可以忽略不計。

2.2 銀河系擁有1000億～4000億恒星，與我們太陽系情況一樣，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)生的萬有引力。銀河系中所有的恒星，都是圍繞一個相同的中心點運轉(zhuǎn)；如同太陽系中所有行星、彗星圍繞太陽運轉(zhuǎn)一樣。如果銀河系中心點不存在超級質(zhì)量星體吸引，其外部和邊沿的恒星高速圓周運動，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 太陽占太陽系總質(zhì)量的99.86%；產(chǎn)生的引力籠罩整個太陽系，成為太陽系的“主宰”。與太陽系情況一樣，銀河系中心點也應該有一個超級大質(zhì)量星體，才能夠吸引和控制1000～4000億恒星不被離心。經(jīng)科學計算，銀河系中心點星體的質(zhì)量達到1000～1200億太陽。與太陽統(tǒng)治太陽系一樣，只有銀河系中心點質(zhì)量達到1000億太陽質(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)量達到幾十倍、幾百倍太陽的超新星)不被圓周運動離心甩飛。

2.4 如果說星體質(zhì)量達到3.8倍太陽就能夠形成小質(zhì)量黑洞，星體質(zhì)量達到1000億～1200億太陽，吸引光線和形成黑洞應該是一個必然結(jié)果。經(jīng)過科學計算，銀河系中心的黑洞“視界線”達到2688～3226億公里（約0.03光年）,相當于50倍太陽到冥王星距離。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1～2萬億顆恒星，其恒星數(shù)量遠比銀河系多。外星系與銀河系情況基本相同，因此其他星系的中心點,也應該同樣存在有“超級大質(zhì)量黑洞”。

3、詳細計算過程

3.1 排除外界對銀河系的引力影響：銀河系在宇宙中是一個完全獨立的星系，其他星系與銀河系距離遙遠，仙女座星系M31是距離我們銀河系最近的大星系（約250萬光年）。萬有引力與它們的質(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到（甚至超過）250萬光年，我們把250萬光年折算成公里和“米”，再進行平方計算和反比計算，引力數(shù)據(jù)將極其微小，可忽略不計。

3.2 排除銀河系內(nèi)部恒星對太陽的影響：在銀河系內(nèi)部，距我們太陽最近的恒星是比鄰星，兩顆恒星質(zhì)量基本相同,但相距卻達到40萬億公里，雖說是比鄰卻也遠在天涯。因此，我們太陽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“星體”與“太陽”,建立簡單的兩點關(guān)系：通過以上的數(shù)據(jù)顯示，外星系與銀河系間距在250萬光年以上，因此外星系對銀河系（對我們太陽）的引力作用完全可以被忽略掉。銀河系內(nèi)部：恒星間距達到40萬億公里以上，它們的質(zhì)量基本上相同，40萬億公里折算成米，再進行平方和反比計算，數(shù)據(jù)將非常小，所以太陽不受比鄰星控制。由此可以看出，太陽僅受銀河系中心“黑洞星體”控制，可以把銀河系中心的（黑洞）星體當成一個“質(zhì)點”，再把太陽當成另外一個“質(zhì)點”，采用簡單的兩個“質(zhì)點”引力公式進行計算。

3.4 參考數(shù)據(jù)（來源自“維基百科”）：

太陽與銀河系中心為2.5×10^20米；

太陽質(zhì)量為2.0×10^30千克；

太陽環(huán)銀河系中心圓周運動的軌道速度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)計算銀河系中心星體對太陽的引力：F向＝mv^2∕R=2.0*10^16*220^2∕2.5（簡化）＝3.872*10^20牛頓；

再采用萬有引力公式：F＝GmM∕r^2；計算另外“質(zhì)點”的質(zhì)量。銀河系中心點的“星體質(zhì)量”M＝Fr^2∕Gm=3.872*2.5^2*10^60∕6.67*2.0*10^19（簡化）＝1.814×10^41千克（或1.814×10^38噸）；相比后約為太陽質(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1000億太陽質(zhì)量；

如果按照太陽繞銀心圓周運動的軌道速度250公里∕秒計算（數(shù)據(jù)來源“百度百科”、“360百科”、“互動百科”、“搜狗百科”等）：F向＝mv^2∕R=2.0*10^16*250^2∕2.5（簡化）＝5.0*10^20牛頓(N）；采用萬有引力公式F＝GmM∕r^2計算另外一個質(zhì)點的質(zhì)量，得到銀河系中心點的“黑洞星體質(zhì)量”M＝Fr^2∕Gm=2.3426×10^41千克（或2.3426×10^38噸）；再與太陽質(zhì)量相比，得出：銀河系中心點黑洞星體的質(zhì)量約為1200億太陽質(zhì)量；

據(jù)斯隆數(shù)字巡天(簡稱SDSS)報道：中國科學院國家天文臺與德國馬普天文所(Max-Planck-Institute for Astronomy)的天文學家合作，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1千億個太陽質(zhì)量。如果3.8倍太陽質(zhì)量能夠成為黑洞，那么質(zhì)量達到1000億～1200億太陽，完全的有資格稱之為“超級大質(zhì)量黑洞”。

3.5 黑洞“視界線數(shù)據(jù)”的計算：史瓦西半徑：Rs＝2GM∕c^2（G為萬有引力常數(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）；光速c＝3×10^8米；引力常數(shù)G＝6.67×10^-11；計算結(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）；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)域存在著一個大質(zhì)量黑洞，星系核的活動十分劇烈。銀核區(qū)域發(fā)出很強的射電、紅外、X射線和γ射線；性質(zhì)尚不清楚(備注：這是黑洞現(xiàn)象的一個必然結(jié)果，本人不才,完全能夠?qū)Υ藛栴}做出合理解答)。極有可能包含一個大質(zhì)量黑洞，但是由于目前對大質(zhì)量黑洞還沒有結(jié)論性的證據(jù)，所以天文學家們謹慎地避免用結(jié)論性的語言提到大質(zhì)量黑洞。經(jīng)過科學計算,銀河系中心黑洞體質(zhì)量達到1000億太陽質(zhì)量,與銀河系1000～4000億恒星(超新星)進行比較,還達不到1比1關(guān)系(無法與太陽擁有99.86%太陽系質(zhì)量進行比較)。

4.2 茫茫宇宙中根據(jù)星體質(zhì)量進行排序稱霸：太陽擁有太陽系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)以億計的太陽系小天體“臣服”。銀河系是太陽系的超級放大,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運轉(zhuǎn),這個銀河系中心點的星體質(zhì)量應該超級巨大,才能夠吸引控制銀河系遙遠的恒星不被離心力甩飛。經(jīng)計算為1000～1200億太陽，該“超級大質(zhì)量黑洞星體”，如同我們太陽系中心的太陽，成為控制銀河系的主宰。

4.3 1888年,達爾文曾給科學下過一個定義：“科學就是整理事實，從中發(fā)現(xiàn)規(guī)律，做出結(jié)論”。在人類漫長的歷史進程中,人們長期認為地球居于宇宙的中心，太陽和其他行星圍繞地球轉(zhuǎn),這種理論影響人們思想長達千年以上。時過境遷,人們的思想得到很大程度的解放,不但對我太陽系進行了更加深入的了解,同時對銀河系及宇宙,也有了一些認識和了解。人類對于未知世界的探索是永無止境的,科學文明在不斷的深入與突破，科學定義和科學數(shù)據(jù)也在與時俱進。

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