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像气体又像恒星,银心黑洞附近有群“怪咖”

来源:科技日报2020-02-17 10:44

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  黑洞对于我们来说,既熟悉又陌生。熟悉于它的广泛存在——很多星系都会存在大量黑洞。有科学家估算过,在我们银河系中,质量高于10个太阳质量的黑洞数目应该多于1亿,银河系的中心就有一个超大质量黑洞。一直以来人们都非常好奇,在银心黑洞周围又会游荡着哪些未知的物质和天体?

  近日,一项发表在《自然》期刊上的研究就系统性地揭示了银河系中心黑洞附近的一类怪天体,它们看起来像气体云,科学家因此将之称为G类天体(此处G为气体英文单词Gas的首字母),后来人们发现这类天体又存在较为明显的恒星动力学特性。迄今为止,科学家已经发现了6颗类似的天体。

  刷新宇宙“族谱” 怪天体并不孤单

  “这些天体看起来像气体,行为却像恒星。”文章作者之一、美国加州大学洛杉矶分校物理与天文学系研究人员安德里亚·盖兹说。

  据物理学家组织网报道,早在2005年,盖兹团队就在银河系中心发现了一个不寻常的物体,后来命名为G1。无独有偶,德国的天文学家在银河系中心又发现了一个类似天体,命名为G2。

  有关G2的报道更加丰富。刚开始,G2被认为是一片气体云,难逃黑洞的“魔爪”。然而,就在G2不断靠近黑洞时,却并没有因为黑洞的吸积出现气体云本该具有的、较大程度的外形改变。这让科学家感到不可思议。有学者提出,G2可能是一颗恒星,就像是气体包围下的一团硬核。

  在此次新研究中,研究人员给出了另外4个G类天体的观测结果,被依次命名为G3—G6。研究人员认为,这4个天体表现出了许多与G1、G2相同的特征,将它们定义为一个公共新类的成员是合理的。

  “也就是说,迄今为止人们发现的G类天体并非是个例,银心黑洞附近甚至更广袤的宇宙中很可能还存在其同族的身影。”中国科学院国家天文台研究员、《中国国家天文杂志》执行主编苟利军对科技日报记者说。

  回溯起源历程 双星合并或是真相

  G类天体是如何产生的?又将走向何方?

  “目前,双星合并模型是G类天体形成机制的最好解释。”苟利军表示,G类天体的前身可能为双星,黑洞的潮汐作用让双星系统产生偏心振荡(eccentricity oscillation)现象,从而加速双星合并。另外,双星合并模型也基本吻合现有的观测数据,如黑洞—双星构成的三体动力学特征需要稠密的恒星环境作为前提,而黑洞附近正好天体密集。再如,G类天体的出现与已知的恒星形成历史和观测到的恒星种群大致吻合——G类天体位于一个恒星易形成的区域,这为双星的诞生提供了合理理由。

  想象一下这样的场景,一对恒星曾先后环绕黑洞运行,在黑洞引力的干扰下,它们逐渐合并成一颗巨大的恒星,隐藏在异常厚重的气体尘埃中,继续围着黑洞转圈圈。

  该项研究显示,双星应该诞生于最近一次的恒星大规模形成期,大约4百万—6百万年前。至于双星合并成如今的G类天体的时间,目前还无从得知,但研究者推断,合并过程也许经历了一百万年。

  苟利军表示,从披露的数据来看,6个G类天体轨道差别很大。它们靠近黑洞时会有少许的气体或尘埃逸散,使其外观形状有所改变。但流失掉的这部分气体与其主体结构比起来简直九牛一毛。当远离黑洞时,G类天体又重新恢复成紧凑的球体结构,周而复始。

  G类天体的出现也将加深人们对星系的认知。盖兹表示,与拥挤的银河系中心相比,地球更像是在郊区。银河系中心的恒星密度比银河系的平均密度高10亿倍,这里的引力更大,磁场更为极端。很多天体物理学的极限运动将在银河系中心上演。类似对于怪天体这样的研究将帮助我们了解大多数星系中正在发生的事情。(实习记者 于紫月)

[ 责编:赵宇豪 ]
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