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银河系浩渺无际，十万光年内聚集了千亿恒星——哪一颗最值得久久端详？
一个年近古稀的老人，用半辈子时间凝望着一颗星，回答了这个问题。
他就是德国天文学家Reinhard Genzel。
他的这颗星连名字都没有，只有个编号'S2'，却揭示出银河系中心最黑暗的秘密，为他赢得了2020年诺贝尔物理学奖。
这是怎么回事，听我慢慢道来。
Genzel之前的'黑洞'
从科学家到大众，当代人已经完全接受了'黑洞'这种极端天体存在的事实。但从最早有关黑洞的'脑洞'被提出，到黑洞被理解、被证实，科学界走过了相当长的一段路。
早在18世纪末（乾隆年间！），就有英、法两国物理学家开过这样的脑洞：如果保持太阳密度不变，但是把它的直径拓展五百倍，让它的总质量提高上亿倍，那根据牛顿力学，这样一颗星表面的逃逸速度将超过光速。而如果光无法逃离这颗星，它看起来应该是黑色的。他们把这种假想的天体叫做'黑星'，这是关于黑洞最早的科学幻想。
1915年，爱因斯坦广义相对论的提出刷新了人类对时空本质的认识。一个名叫史瓦西的德国小伙子看到爱因斯坦场方程后只用了不到一个月，就得出了一个解。虽然不久之后他就在一战战场上染病身亡，但其他科学家从他的这个解中提取出一个关键的物理量——'史瓦西半径'。
这个仅由天体质量决定的半径数值，成了理解黑洞概念的关键：如果宇宙中的一定质量的天体可以被压缩到对应的史瓦西半径内，它就会无限地向内塌缩，直到变成一个无限小的'奇点'。这样形成的极端天体，或者说这样一个极端的时空区域，就被称作'黑洞'。
现在我们知道，黑洞按照其质量，大致可以分为两类：恒星级黑洞，一般形成于大质量恒星死亡之时，质量可以达到几十个太阳质量；还有一种叫超大质量黑洞，往往位于星系中心，质量可以达到几百万甚至几亿个太阳质量。
说起来最早的'黑星'假说中，'黑星'就被想象为上亿倍太阳质量的庞然大物。但真正发现这种宇宙级'巨兽'的存在，还是20世纪60年代的事。
当时天文学家发现一种看起来跟恒星差不多的点光源状天体'类星体'，但它们拥有很强的无线电辐射、具有不规律的亮度变化，而且在从其光谱中识别出一些谱线后，天文学家发现这东西往往都极其遥远——意味着要达到我们观测到的亮度，它们本身需要具有超过整个星系的发光功率。进一步观测发现，它们都位于遥远星系的中心，只不过因为星系主体跟类星体相比太暗，往往只有最亮的核心被我们看到，因而才有'类星'的形态。
天文学家考虑过，这会不会是超大质量的恒星导致的？但要达到这么高的亮度，理论上需要几百、上千倍太阳质量的恒星。这种恒星即使有，也会因为烧得太快而很快崩溃，不足以解释类星体现象。
理论天体物理家们指出这样一种可能性：如果有一个几百万太阳质量的黑洞，它的史瓦西半径只有几个太阳那么大，那任何物质在向这个黑洞掉落的过程中，都会像是掉入一个极深的井中，让掉落物质的引力势能得以充分释放。用爱因斯坦的质能转化方程E=MC2衡量，核聚变只能烧掉0.1%的质量，而物质掉向黑洞的过程，则可以转化出相当于物质质量30%以上的能量！
黑洞不仅不黑，还是宇宙中最强发动机！
银河系中心是什么
既然宇宙中很多星系中心都疑似存在超大质量黑洞，天文学家自然会想到，我们自己的银河系中心，会不会也存在着超大质量黑洞？
反过来说，如果天文学家能在银河系中心确认超大质量黑洞的存在，就可以推而广之，确认用超大质量黑洞来解释类星体这种理论的可靠性。
上世纪70、80年代，天文学家用当时已经相当丰富的各种观测手段对准银心一阵猛拍，发现这里确实不太对劲。
1977年，这里被发现有时会出现猛烈的电子、正电子湮灭辐射——说明银心有一个致密天体，在猛烈撕扯周围的物质。
在射电波段，天文学家也识别出银心一个小而强的辐射源——人马座A*。得益于射电天文学在60年代发展出来的甚长基线干涉技术，人马座A*的位置可以被非常准确的确定出来。美国国立射电天文台的一组研究人员看了7年时间，发现人马座A*几乎一动不动，仿佛丝毫没有受到周围天体运动的扰动——说明它有着巨大的质量。
射电天文学家还绘制出银心星云的分布。他们发现虽然银心附近也有不少星云，但最靠近中心的地方，存在一个10光年大小的空腔，像是被吸尘器扫荡过一样。而空腔外尚存的星云，则被质量巨大的引力中心拉扯成长条状，有的可以被加速到每秒上千公里的高速。
丨银心附近的气体空腔（Genzel在1990年《科学美国人》文章配图）
时间来到1987年。为了推测中间这个超强引力中心是一个单独的超大质量天体（黑洞），还是由一团不怎么发光的致密天体（比如中子星）组成的密集星团，年仅35岁的Genzel放了个大招：他主笔的一篇大综述文章总结了很多不同人的观测，通过银心附近不同距离处天体的不同公转速度，确定了银心附近的质量分布（即不同半径内分别包含了多少质量.............
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