星系核是星系中恒星最密集的地方,并常伴随有强烈的射电、红外和X射线辐射。早在1971年,英国Cambridge大学的天体物理学家D. Lynden-Bell和Martin Rees就提出,所有星系的核心都有超大质量黑洞存在,它们是星系形成的早期阶段,核心区域引力坍缩的结果。我们的银河系中心方向在人马座,由于该方向大量气体和尘埃对光的吸收,使得可见光波段几乎是不透明的。(答主吐槽:高中语文经典病句……缺乏主语2333)但射电、红外和X射线的辐射可以穿透气体和尘埃,使我们可以观测到银心的深处。银心的直径是30光年,这个范围内发出的总辐射强度是太阳光度的1000万倍。其中有银河系最亮的射电源——人马座A*,它的辐射中除热辐射外,还有明显的非热同步加速辐射。这一非热射电辐射的强度是太阳总光度的10倍,但辐射区域的尺度小于30亿km,大约为土星轨道的大小。在这样小的尺度内只能是单个的射电源。脉冲星的射电辐射通常只有人马座A*的万分之一,双星X射线源在射电波段的强度也远达不到这一值(但其X射线辐射强度又远大于人马座A
*),因而脉冲星和X射线双星都被排除在外。看来想要确定人马座A*射电源的本质,必须·想办法测算它的质量。
据1983年发射升空的红外天文卫星(IRAS)的观测,银河系中心半径5光年的范围内分布着200万颗恒星,恒星密度比球状星团还要高出1000倍。根据对这些横向的速度弥散的测量,得到银心5光年范围内的总质量应当在之间。而恒星的质量只有,其余的质量看来应当属于银心处的黑洞。近年来,利用光学干涉方法以及大型望远镜(例如凯克望远镜)所做的精密观测,已经可以确定非常靠近银心处的恒星轨道。下图所示即为恒星S2围绕银心运转的轨道,其中人马座A*位于椭圆轨道的焦点。
该轨道周期为P=15.2年,偏心率为e=0.87,近银心点距离为(约17光小时)。这一距离只比冥王星的轨道半长轴大几倍!根据上述数据不难算出,S2的轨道半长轴为,再利用Kepler第三定律,即得到中心天体的质量为更加精密的计算给出这样质量的一个黑洞,其大小约为,只相当于太阳直径的不到十倍,对地球上观测者的张角只有约角秒,目前是无法直接观测的。除银河系中心外,还有其他几个邻近星系的中心也发现有超大质量黑洞存在的迹象,这些可能存在的黑洞的质量在。如前所述,即使如此大质量的黑洞,其空间尺度也是很小的。要仔细分辨出它们从而确认它们就是黑洞,只有寄希望于将来的空间轨道甚长基线干涉仪,这看来还需要相当长的时间。以上内容来自 向守平.天体物理概论(彩色版)〔M〕.合肥∶中国科学技术大学出版社,2008∶172-173