第12單元：銀河系中心黑洞
------本課程適合高中以上------ 在我們的銀河系中心，存在一個超大質量黑洞，被稱為人馬座A* （Sagittarius A*）。黑洞本身不發光，但它的強大引力能使靠近的恆星以驚人的速度旋轉。這一發現最初是基於對銀河系中心恆星軌道的仔細觀測，尤其是一顆名為S2的恆星，其運動受到一個巨大且看不見的物體的重力影響。 自1990年代起，兩位天文學家Reinhard Genzel和Andrea Ghez分別帶領他們的團隊專注於研究銀河系中心區域。他們利用當時世界上最大的天文望遠鏡和先進技術，精確追蹤銀河中心亮星的軌道。這些努力揭示了銀河中心存在一個體積小於太陽系、質量約為250萬太陽質量的巨大隱形物體。這個物體不發光也不發熱，正是一個超大質量黑洞的典型特徵。2020年的諾貝爾物理學獎一半頒給了英國物理學家Roger Penrose，表彰他使用廣義相對論來證明黑洞的存在；另一半則授予了Genzel和Ghez，以肯定他們在確認銀河系中心存在超大質量黑洞方面的重要貢獻。 圖說：銀河系中心區域恆星的移動軌跡圖。 圖說：S2恆星的移動軌跡圖。（Sch ̈odel et al. 2002） 現在，讓我們透過以下的練習，一起探索如何計算出黑洞的質量。 練習12-1： 根據克卜勒第三定律，可以透過測量恆星或行星的軌道週期（T）和軌道半徑（R）來確定被行星或恆星繞行的天體的質量。如果將R以天文單位（AU）為單位，T以年為單位，則關係式變為 R3 / T2 = M，其中M是該天體質量的太陽質量的倍數。以地球為例，R = 1.0 AU，T = 1年，因此M = 1.0太陽質量。2006年，哈伯太空望遠鏡發現北極星有一個伴星，其與北極星的距離為18.5 AU，伴星繞北極星的軌道週期為30年。那麼，北極星的質量是多少？ 練習12-2： 恆星S2繞著銀河系中心的超大質量黑洞人馬座A*運行。它的軌道週期是15.2年，軌道距離大約是840天文單位（AU）。那麼，試估計銀河系中心的黑洞質量是多少？ 延伸閱讀：
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