盡管科學家們猜測一個巨大的黑洞正潛伏在我們銀河系的中心，他們?nèi)匀徊荒芸隙ê诙茨軌蚪忉屧谀抢镉^察到的奇特行為。現(xiàn)在研究人員們能夠有史以來的更近距離的觀測這一區(qū)域而且探索其中的物理現(xiàn)象，而且有可能闡明廣義相對論和量子力學之間的巨大矛盾。
科學家認為熱離子漩渦所包裹的黑洞存在于我們銀河系的中心
天文學家們在銀河系的中心區(qū)域觀察到一些古怪的事情。比如說，大約一打恒星看起來正圍繞某一無形的物體運行?？茖W家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一顆恒星正以難以想象的速度圍繞看不到的物體進行為期16年的軌道運行，速度達到了每秒約3000英里（5000公里）。相比之下，太陽在太空中的速度只有137英里每秒（220公里）。
根據(jù)運動定律，這些群星的軌道應當是由在銀河系中心的某一巨大物體的引力引起的。但是天文望遠鏡在那里什么都沒發(fā)現(xiàn)。哈佛-史密松森天體物理中心的天體物理學家馬克-里德在最近舉行的2012年4月份美國物理學會上說到：“重要的是那些所有的軌道都有一個共同的中心，在宇宙中有一點存在，而且在這個方向上的圖像上你看不到任何東西。”
所有的這些都發(fā)生在一個相對于銀河系來說非常狹小的區(qū)域，寬度大約是地球和太陽距離的100倍。無論如何有非常虛弱的無線電波從這一區(qū)域發(fā)射出來，科學家們稱之為人馬座A星。通過與太陽在銀河系中的運動相對比，研究人員們已經(jīng)能夠確定這一物體幾乎不移動，速度低于每秒1公里（0.62英里），甚至比地球圍繞太陽的轉(zhuǎn)速都要低得多。
如果人馬座A星是中等質(zhì)量的物體，它很可能將被臨近物體的引力所拉動從而做出某些運動。里德談及這個物體的表面靜止問題時說：“發(fā)生這種情況的唯一解釋就是人馬座A星被一個非常巨大的物體所束縛。當你進行分析的時候，你會得到一個四百萬太陽質(zhì)量的下限。”
黑洞的密度限制
天文學家們不能夠精確的觀察銀河系中心來精確測量人馬座A星多么巨大，但是他們能夠肯定的說它的半徑大約只有地球太陽間距的十分之二。這就意味著在銀河系的中心，相當于大約四百萬倍的太陽質(zhì)量的某種物體坐落在這一足以放下水星軌道的區(qū)域中，而且基本上是無形的，比它周圍任何的軌道星體發(fā)出的光都要弱。
那使得這一物體的密度只有一個黑洞理論限制的八分之一。因此目前科學家無法肯定的說這一物體就是一個黑洞，它看起來很像。里德說：“盡管已經(jīng)有了二選一的解釋，它們事實上比宇宙中的超大質(zhì)量黑洞要古怪的多，而且超大質(zhì)量黑洞機會已經(jīng)確定是存在的。”另外一個奇特的解釋是那里存在一個由未知種類的重費米子微粒組成的球體。但是即使存在這樣一個球體，也不可能有那樣的密度來解釋所有的跡象。
近距離觀察
為了最終解決這一謎題，天文學家們渴望直接拍攝到銀河系的中心。這一區(qū)域不僅遙遠昏暗而且由于它和地球之間存在的塵埃而很難觀察到。科學家們最近開始了一個名為視界望遠鏡的項目。這個儀器將整合世界上的許多射電天文臺，把它們轉(zhuǎn)變成為能夠精確測量的干涉儀，最終的分辨率將足以區(qū)分出天馬座A星。
目前為止，視界望遠鏡項目只整合了三個天文臺，夏威夷、加利福尼亞和亞利桑那州，觀察時間也達到了15到20個小時。但是天文學家們希望很快能增加更多的觀察點和觀察時間。加拿大滑鐵盧大學和圓周理論物理研究所的艾弗里-布拉得里克說：“視界望遠鏡不是一個夢想，它不是處于設(shè)計階段，而是正在進行的項目。”
測驗廣義相對論
黑洞跨越了物理學上兩個最成功的理論，一個描述的領(lǐng)域很大而另一個描述的則很小。黑洞引用了大量的愛因斯坦的廣義相對論，這個理論描述了質(zhì)量如何扭曲空間和時間構(gòu)造來產(chǎn)生引力。但是對于黑洞非常小的空間維度的一項說明同樣需要涉及量子力學。因此量子力學和廣義相對論是矛盾的。
盡管視界望遠鏡目前只獲得了初始數(shù)據(jù)，布拉得里克和他的同事們已經(jīng)借助這些數(shù)據(jù)來測試廣義相對論的空間和時間預測。布拉得里克說：“即使有今天的這些數(shù)據(jù)，我們能夠確認天體物理學黑洞高階構(gòu)造有趣發(fā)現(xiàn)。我們基本上能夠辨別廣義相對論的偏差。廣義相對論此刻仍然是安然無恙的，但是不會太久了。”
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