人马座A*附近的G型天体如此靠近黑洞,它为什么不被毁灭?

多年来,科学家在银河系黑洞周围的轨道上观察到了“奇怪”,“未知”甚至“怪异”的物体。气体、尘埃云和恒星,他们虽然看似有千丝万缕的联系,但是科学家们还是很难对其神秘本质下最终定义。这个耗时长达十三年的枯燥研究是2020年1月15日发表在《自然》杂志上的一项研究主题。

神秘的恒星...

在安德里亚·盖兹的监督下,加利福尼亚大学洛杉矶分校(UCLA)的研究人员在银河系中部观测到这些神秘的恒星。“ 在人马座A*的近轨道上发现了两个不寻常的物体。”人马座A*是银河系中心一个特大质量的黑洞,作者指出其质量大约相当于太阳的四百万倍。第一个天体被命名为“ G1”,于2005年被发现,第二个天体“G2”于2012年被发现。

最后四个(G3,G4,G5,G6)也被发现。这项新的研究报告了对这最后四个天体的发现,研究员们指出它们和前两个被发现的天体有共同之处,并且“足以证明他们被定义为一个新的公共类别的成员是合理的。”因此,它们被命名为G3,G4,G5和G6。以下是这六个G型天体共有的几种特征:

  • 它们的外观相似,直径约为100天文单位。
  • 它们的大小相当于地心轨道大小的50倍;
  • 它们位于银河系超大质量黑洞周围半径小于0.13光年的范围内。

(图解:6 颗已知 G 型天体的轨道 图源:technews.tw)

对这些天体的研究已经在夏威夷茂纳凯亚火山的凯克天文台进行了13年。最大的难点就是区分星际物质和星团。为此,研究人员使用了OH-抑制红外集成视场摄谱仪(一种望远镜仪器),用于区分星际物质和星体的光谱。

(图解:凯克天文台 图源:futura-sciences)

...不确定性质

不过,这些物体的性质仍然有待确定。研究人员指出,“关于它们的性质尚未达成共识,天体G有着气体和尘埃云的特性但是却呈现出恒星团的动态属性。”这意味着这些物体看起来像气体或尘埃云,但是其运动状态与恒星更为相似。这些物体似乎有着恒星的密度,但当它们靠近黑洞时也会朝着黑洞延伸。

因此,安德里亚·格兹(Andrea Ghez)和他的同事安娜·库尔洛(Anna Ciurlo)假设这些天体是古老的双星,在经过超大质量黑洞附近时被其强大的引力合并。双星可以定义为由两个绕同一中心运行的恒星形成的系统。在人马座A*的轨道上发现的这些天体可能表明,宇宙中恒星的融合比我们想象得更频繁,更常见。

合并的古老恒星?

安德里亚·格兹(Andrea Ghez)解释说:“宇宙中恒星融合的情况发生得可能比我们想象的要多,而且可能很普遍。黑洞可能会导致双星合并。也许我们看到但不甚了解的众多恒星都是合并后的产物。我们不停地学习星系和黑洞是如何进化的。双星之间以及其与黑洞相互作用的方式与普通恒星之间及其与黑洞相互作用的方式非常不同。”

他的同事安娜·库尔洛(Anna Ciurlo)补充说,观察结果证明G2的外气层确实在通过超大质量黑洞附近时候急剧伸展,但其内部尘埃并没有广泛扩散。因此,天体物理学家得出结论:“一定有什么东西使它保持紧密,让它能够在遇到黑洞时存活下来。这证明了G2中存在一个恒星物体。”

让研究人员疑惑的是...

几年前,所有证据都显示G2的运行轨道离人马座A*太近了,觉得它肯定会被黑洞的各种内在力量摧毁,最终被黑洞吞噬(当时G2被认为是由气体和尘埃云组成)。然后,研究人员就可以通过吸积盘更详细地研究超大质量黑洞吸收物质的后果,也就是类星体形成的过程。

但是,它没有被黑洞吞噬,这说明它的密度比我们想象得更大,它不可能是简单的云状物。这个物体本身的引力必须足够大,因为它的密度足以抵抗黑洞的潮汐力。人们给此“非事件”命名为“宇宙泡沫",或"宇宙火花"。

未来,天文学家将继续研究G型天体、银河系中巨大黑洞周围的恒星和气体的行为。他们希望更多地了解这些物体的本质,以及超大质量黑洞本身。

作者:Jeanne Gosselin

FY:赵婉玥

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