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像氣體又像恒星,銀心黑洞附近有群“怪咖”

時間:2020-02-19 12:56:12  來源:新華網 放大 縮小 默認

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  黑洞對于我們來說,既熟悉又陌生。熟悉于它的廣泛存在——很多星系都會存在大量黑洞。有科學家估算過,在我們銀河系中,質量高于10個太陽質量的黑洞數目應該多于1億,銀河系的中心就有一個超大質量黑洞。一直以來人們都非常好奇,在銀心黑洞周圍又會游蕩著哪些未知的物質和天體?

  近日,一項發表在《自然》期刊上的研究就系統性地揭示了銀河系中心黑洞附近的一類怪天體,它們看起來像氣體云,科學家因此將之稱為G類天體(此處G為氣體英文單詞Gas的首字母),后來人們發現這類天體又存在較為明顯的恒星動力學特性。迄今為止,科學家已經發現了6顆類似的天體。

  刷新宇宙“族譜” 怪天體并不孤單

  “這些天體看起來像氣體,行為卻像恒星。”文章作者之一、美國加州大學洛杉磯分校物理與天文學系研究人員安德里亞·蓋茲說。

  據物理學家組織網報道,早在2005年,蓋茲團隊就在銀河系中心發現了一個不尋常的物體,后來命名為G1。無獨有偶,德國的天文學家在銀河系中心又發現了一個類似天體,命名為G2。

  有關G2的報道更加豐富。剛開始,G2被認為是一片氣體云,難逃黑洞的“魔爪”。然而,就在G2不斷靠近黑洞時,卻并沒有因為黑洞的吸積出現氣體云本該具有的、較大程度的外形改變。這讓科學家感到不可思議。有學者提出,G2可能是一顆恒星,就像是氣體包圍下的一團硬核。

  在此次新研究中,研究人員給出了另外4個G類天體的觀測結果,被依次命名為G3—G6。研究人員認為,這4個天體表現出了許多與G1、G2相同的特征,將它們定義為一個公共新類的成員是合理的。

  “也就是說,迄今為止人們發現的G類天體并非是個例,銀心黑洞附近甚至更廣袤的宇宙中很可能還存在其同族的身影。”中國科學院國家天文臺研究員、《中國國家天文雜志》執行主編茍利軍對科技日報記者說。

  回溯起源歷程 雙星合并或是真相

  G類天體是如何產生的?又將走向何方?

  “目前,雙星合并模型是G類天體形成機制的最好解釋。”茍利軍表示,G類天體的前身可能為雙星,黑洞的潮汐作用讓雙星系統產生偏心振蕩(eccentricity oscillation)現象,從而加速雙星合并。另外,雙星合并模型也基本吻合現有的觀測數據,如黑洞—雙星構成的三體動力學特征需要稠密的恒星環境作為前提,而黑洞附近正好天體密集。再如,G類天體的出現與已知的恒星形成歷史和觀測到的恒星種群大致吻合——G類天體位于一個恒星易形成的區域,這為雙星的誕生提供了合理理由。

  想象一下這樣的場景,一對恒星曾先后環繞黑洞運行,在黑洞引力的干擾下,它們逐漸合并成一顆巨大的恒星,隱藏在異常厚重的氣體塵埃中,繼續圍著黑洞轉圈圈。

  該項研究顯示,雙星應該誕生于最近一次的恒星大規模形成期,大約4百萬—6百萬年前。至于雙星合并成如今的G類天體的時間,目前還無從得知,但研究者推斷,合并過程也許經歷了一百萬年。

  茍利軍表示,從披露的數據來看,6個G類天體軌道差別很大。它們靠近黑洞時會有少許的氣體或塵埃逸散,使其外觀形狀有所改變。但流失掉的這部分氣體與其主體結構比起來簡直九牛一毛。當遠離黑洞時,G類天體又重新恢復成緊湊的球體結構,周而復始。

  G類天體的出現也將加深人們對星系的認知。蓋茲表示,與擁擠的銀河系中心相比,地球更像是在郊區。銀河系中心的恒星密度比銀河系的平均密度高10億倍,這里的引力更大,磁場更為極端。很多天體物理學的極限運動將在銀河系中心上演。類似對于怪天體這樣的研究將幫助我們了解大多數星系中正在發生的事情。(實習記者 于紫月)

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