

2012 年,黑洞观测者们认为他们抓住了 jackpot:一个名为 G2 的气体云正加速进入银河系核心的一个潜在危险区域。两年间,天文学家们屏息以待,看着 G2 飞速接近银河系中心黑洞——人马座 A*(读作“A star”)。这个质量相当于我们太阳数百万倍的庞然大物,其强大的引力将吞噬稀薄的气体云,并贪婪地吞噬其残骸。
“每个人都在等待烟火,”UCLA 的天体物理学家 Anna Ciurlo 说。“我们将首次直接看到吸积到黑洞上。”
但事情并非如此。当 G2——一个比太阳到冥王星距离的两倍还宽的气体云——越来越接近其最近的距离时,它被拉伸成了一片模糊。它在人马座 A* 的引力作用下受尽折磨,但并未破裂,然后随着它退去,又重新收拢成其通常的圆形。该天体出乎意料的坚韧让 Sgr A* 错过了它的美餐,也让地球上的天文学家错过了他们的奇观。(尽管,去年夏天的爆发可能表明 G2 的碎片最终被悄悄吞噬了。)
如今,研究人员报告称,G2 以及 2005 年首次发现的类似的 G1 天体,并非仅仅是银河系中心的气体、尘埃和恒星疯狂搅动中的一次性漩涡。根据周三发表在《自然》杂志上的研究结果,它们代表了一类新的、如同太阳系般大小的天体的首批成员,它们像气体一样闪耀,但移动方式却像恒星。研究人员报告发现了四团新的被尘埃包裹的团块(G3 至 G6),并推测它们如何在极度恶劣的环境中生存下来。
Ciurlo 和她的同事属于 UCLA 的一个团队,该团队通过与夏威夷的凯克天文台合作,二十年来一直通过观测附近恒星的运动来间接研究中心黑洞。“我们基本上收集了非常丰富的数据集,”她说,“不仅是关于恒星的信息,还有该区域的一切。”
该团队着手破译气体云如何在黑洞附近拉伸和移动,但却被这些持续出现在他们数据集中的顽固天体所吸引。它们具有闪耀的正确红外颜色,表明是短暂的气体云(与发出可见光的恒星不同),但它们的行为更像持久的恒星。Ciurlo 说:“它们围绕黑洞运行。它们保持紧凑。它们能长时间存在。”“就像 G2 能够经受住近距离的遭遇一样。”
早期研究人员提出的一个解释 G2 弹性的理论认为,每个气体云的中心都隐藏着一颗恒星——可能质量是我们太阳的两倍左右。这种适度的质量可以吸引附近的 गैस 和尘埃,但不会发光得足够明亮,穿透其云状外衣并宣告其存在。
但是,“G 物体”(G 是“气体”的缩写,源自它们最初的误认)是如何获得它们的面纱的?Sgr A* 可能已经摧毁了它们曾经拥有的任何行星物质,或者恒星本身可能正在损失质量。或者,正如该团队目前认为最有可能的情况,这些气体云可能是 Sgr A* 将两颗恒星碰撞在一起后的混乱残骸。
许多恒星成对诞生。通常,这样的双星会经历漫长的生命,相互绕转数十亿年。但是,像黑洞这样的巨大第三方天体的存在会扰乱这一切,在短短一百万年内将它们推向彼此。碰撞会产生一颗更大的恒星,以及大量的气体和尘埃。而这些碎片可能会围绕合并后的恒星旋转,将其隐藏起来。
G 物体以倾斜的椭圆轨道围绕 Sgr A* 运行,有大有小,就像可见的恒星一样,这支持了相同的物体最终构成这两个群体的观点。对人口规模和年龄的粗略估计也与合并假说相符,但该理论离确定无疑还远。“我认为它非常契合,但我们需要通过在其他区域寻找天体来确认它,”Ciurlo 说。“我们需要看看它是否真的与黑洞有关。”
由于只有黑洞的引力扰动才能使双星不稳定到足以产生这些尘埃团块,如果天文学家在远离 Sgr A* 的地方,比如在银河系的边缘发现它们,那么研究人员就必须寻找另一种解释。Ciurlo 说,新物体的发现也可能促使理论家们进行复杂的计算,以模拟合并后的恒星应该是什么样子。如果这些团块最终被证明是前双星,这将加强天体物理学家对超大质量黑洞周围复杂环境的理解。有了更多的知识作为基础,他们就能更好地预测与银河系类似的、难以如此详细地直接成像的遥远星系中心的事件。
与此同时,Ciurlo 期待着继续在我们银河系中心展开的混乱中寻找新的谜团。“很难找到这些物体,”她说。“我们对银河系中心已经痴迷了这么多年,现在才找到它们,所以这个区域非常有趣,而且非常丰富。”