盗窃青年恒星或许可以解释银河系中心“失踪的巨人”

银河系中心密集区域是宇宙史诗般碰撞和神秘现象的发生地。
An image of the core of our Milky Way galaxy. This view combines the sharp imaging of Hubble’s Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS) with color imagery from a previous Spitzer Space Telescope survey done with its Infrared Astronomy Camera (IRAC).
这是一张银河系核心的图像。这张图结合了哈勃空间望远镜近红外相机和多目标光谱仪(NICMOS)的清晰成像与斯皮策空间望远镜早期红外天文相机(IRAC)的彩色图像。 NASA

我们的地球位于银河系的郊区——你可以想象成新泽西州一个古雅的小镇,而银河系中心则像是曼哈顿市中心。然而,银河系的主要景点不是中央公园,而是一个被称为人马座A*的超大质量黑洞。这个黑洞非常巨大,质量是我们太阳的数百万倍。在那个星系中心,恒星的密度比我们太阳所在的区域高得多,就像在大苹果(纽约市)高峰时段的通勤者一样,在绕黑洞的快速轨道上穿梭。 

这些恒星的密度非常高,以至于它们有时会发生碰撞——在我们银河系更空旷的区域,这种事情根本不会发生。本月在美国物理学会年会上公布,并提交给《天体物理学杂志》的一项新研究,利用计算机模拟表明,这些碰撞实际上是解释星系中心一些更神秘现象的关键。

自2020年诺贝尔奖级别地发现了我们银河系的黑洞以来,天文学家们一直在研究我们银河系的中心,以此来了解宇宙中的其他星系。

“其他星系的中心离我们太远,无法进行详细观测,但我们可以通过研究银河系的中心来了解这些环境,”西北大学跨学科探索与天体物理学研究中心(CIERA)的首席作者、天文学家Sanaea Rose解释道。

到目前为止,天文学家们常常对他们在银河系中心发现的东西感到惊讶。例如,那里存在一群特别年轻、明亮的恒星,它们本不应该存在。黑洞产生的引力太强,无法在该环境中诞生新的恒星。另一方面,星系中心本应有许多老年红巨星,但它们却神秘地消失了。此外,还有一些奇怪的、尚未解释的“蓬松的尘埃和气体球”,正如Rose所描述的那样,被称为G对象。“我们试图通过恒星之间的相互作用来解释这些不同寻常的发现,而这种相互作用在致密的星团中很常见,”她补充道。

我们银河系中心1.0 x 1.0角秒范围内的恒星轨道。背景中显示的是2015年拍摄的衍射极限图像的中心部分。虽然这张图中的每颗恒星在过去20年中都显示出运动,但轨道参数的估计对于至少观察到一个轨道转折点的恒星最为准确。这些恒星的年平均位置用彩色圆点表示,颜色饱和度随时间增加。同时还绘制了最佳拟合的同步轨道解。*(此图像由加州大学洛杉矶分校的Andrea Ghez教授及其研究团队制作,数据来自W. M. Keck望远镜。)* 信用:加州大学洛杉矶分校银河中心团队 – W.M. Keck望远镜激光团队。

“在非常靠近超大质量黑洞的地方,恒星碰撞非常普遍,以至于它们成为塑造恒星生命的最强大力量之一,”这项研究的合著者、哈佛-史密森天体物理中心的天文学家Morgan MacLeod说。

这些恒星以极高的速度运行:每秒数千公里,相比之下,我们的太阳在银河系中以30公里/秒的速度“悠闲”地穿行。当两颗高速运行的恒星迎面相撞时,它们可能会在过程中相互摧毁,就像车祸一样。

然而,根据Rose的模拟,还有更奇怪的事情会发生。在最近距离人马座A*约1/3光年的一些区域——一些恒星只在碰撞中失去了外层,在星系中心形成了一批奇怪的、质量较低的恒星,并摧毁了天文学家们期望看到的绝大多数红巨星。俄亥俄州立大学的天文学家Alexander Stephan(与研究团队无关联)指出,这项工作因此解释了“星系中心‘失踪的巨星’的关键问题”。他们的研究表明,这些碰撞也可能导致神秘的G对象。

在最近1/3光年以外的区域,碰撞的破坏性没那么大。两颗恒星实际上可以合并成一颗巨大的恒星,这颗恒星“可以伪装成年轻的恒星,尽管它们是由一个较老的种群形成的,”Rose解释道。“因此,碰撞可能解释了超大质量黑洞附近存在看起来年轻的、大质量恒星。”

银河系这个奇特的部分 certainly 与我们地球上完美宜居的家园截然不同,但像这样的研究让我们更接近于理解,这些充满活力的碰撞如何能够解释我们在星系中心这个奇异环境中看到的一些奇怪现象。

 

更多优惠、评测和购买指南

 

Briley Lewis

撰稿人

Briley Lewis 博士(她/她)是一位自由撰稿的科学作家和天文学家。在 Twitter @briles_34 上关注她,或访问她的网站 www.briley-lewis.com。


© .