刷新宇宙“族譜”！像氣體又像恒星，銀心黑洞附近有群“怪咖”

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(xué)家估算過，在我們銀河系中,質(zhì)量高于10個(gè)太陽質(zhì)量的黑洞數(shù)目應(yīng)該多于1億，銀河系的中心就有一個(gè)超大質(zhì)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(zhì)和天體?

近日，一項(xiàng)發(fā)表在《自然》期刊上的研究就系統(tǒng)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(xué)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(fā)現(xiàn)這類天體又存在較為明顯的恒星動力學(xué)特性。迄今為止，科學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)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(xué)洛杉磯分校物理與天文學(xué)系研究人員安德里亞·蓋茲說。

據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)報(bào)道，早在2005年，蓋茲團(tuán)隊(duì)就在銀河系中心發(fā)現(xiàn)了一個(gè)不尋常的物體，后來命名為G1。無獨(dú)有偶，德國的天文學(xué)家在銀河系中心又發(fā)現(xiàn)了一個(gè)類似天體，命名為G2。

有關(guān)G2的報(bào)道更加豐富。剛開始，G2被認(rèn)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(shí)，卻并沒有因?yàn)楹诙吹奈e出現(xiàn)氣體云本該具有的、較大程度的外形改變。這讓科學(xué)家感到不可思議。有學(xué)者提出，G2可能是一顆恒星，就像是氣體包圍下的一團(tuán)硬核。

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

“也就是說，迄今為止人們發(fā)現(xiàn)的G類天體并非是個(gè)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(xué)院國家天文臺研究員、《中國國家天文雜志》執(zhí)行主編茍利軍對科技日報(bào)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(chǎn)生的?又將走向何方?

“目前，雙星合并模型是G類天體形成機(jī)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(tǒng)產(chǎn)生偏心振蕩(eccentricityoscillation)現(xiàn)象，從而加速雙星合并。另外，雙星合并模型也基本吻合現(xiàn)有的觀測數(shù)據(jù)，如黑洞—雙星構(gòu)成的三體動力學(xué)特征需要稠密的恒星環(huán)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(xiàn)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(gè)恒星易形成的區(qū)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(huán)繞黑洞運(yùn)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(xù)圍著黑洞轉(zhuǎn)圈圈。

該項(xiàng)研究顯示，雙星應(yīng)該誕生于最近一次的恒星大規(guī)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(shí)間，目前還無從得知，但研究者推斷，合并過程也許經(jīng)歷了一百萬年。

茍利軍表示，從披露的數(shù)據(jù)來看，6個(gè)G類天體軌道差別很大。它們靠近黑洞時(shí)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(jié)構(gòu)比起來簡直九牛一毛。當(dāng)遠(yuǎn)離黑洞時(shí)，G類天體又重新恢復(fù)成緊湊的球體結(jié)構(gòu)，周而復(fù)始。

G類天體的出現(xiàn)也將加深人們對星系的認(rèn)知。蓋茲表示，與擁擠的銀河系中心相比，地球更像是在郊區(qū)。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(xué)的極限運(yùn)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(shù)星系中正在發(fā)生的事情。(實(shí)習(xí)記者 于紫月)

關(guān)鍵詞： 銀心黑洞