天文學家揭開銀河系中心失蹤的雙胞胎恒星之謎

當超大質量恒星誕生時，它們幾乎總是呈雙星形態，而且這兩顆恒星通常相互環繞。但加州大學洛杉磯分校銀河中心小組和凱克天文臺的天文學家分析了 16 顆圍繞銀河系中心超大質量黑洞運行的年輕超大質量恒星的十多年數據。 他們的發現最近發表在《天體物理學雜志》上，揭示了一個驚人的結論：它們幾乎都是形單影只。

哈勃太空望遠鏡拍攝的半人馬座阿爾法星A（左）和半人馬座阿爾法星B的雙星圖像。這對恒星位于半人馬座（The Centaur），距離4.3光年，每80年圍繞一個共同的重心運行一次，平均距離約為地球與太陽距離的11倍。資料來源：NASA/ESA/Hubble

(資料圖)

但這是為什么？ 比太陽大 10 倍的恒星是在黑洞周圍惡劣的環境中單獨形成的嗎？ 他們的孿生兄弟被黑洞踢出了嗎？ 或者成對的恒星合并形成單顆恒星？

這些發現支持這樣一種情景，即中央超大質量黑洞驅動附近的恒星雙星合并或被破壞，其中一對被逐出系統。

科學家們觀察到的恒星被稱為 S 星，其中大部分都是年輕的 - 在過去 600 萬年內形成，而且質量很大。 它們大多位于距離黑洞不到 5000 億英里的光月范圍內。

“這么年輕的恒星一開始就不應該靠近黑洞，”該研究的第一作者、加州大學洛杉磯分校博士后學者 Devin Chu 說。 “他們不可能在短短 600 萬年內遷移到這個地區。 但在如此惡劣的環境中擁有明星形式是令人驚訝的。”

Chu 和他的同事使用凱克的自適應光學儀器獲取的數據，首次在 S 星中搜索光譜雙星。 光譜雙星通過光學望遠鏡看起來是單星，但當科學家分析它們發出的光時，發現它們實際上是成對的恒星。

所有看似單身的S星，其實都是孤獨的

更令人驚訝的是，研究人員發現，黑洞附近可能存在的 S 星對數量遠低于地球太陽周圍空間部分（稱為太陽鄰域）中類似恒星的數量。

他們通過計算一個稱為二進制分數的度量來做到這一點，該度量定義了給定區域內有多少顆恒星可以成對出現； 雙星分數越高，成對存在的恒星就越多。 先前的研究表明，在地球的太陽附近，類似于 S 星的恒星的雙星分數約為 70%。 在新的研究中，研究人員發現在銀河系黑洞附近，上限僅為 47%——這表明黑洞的極端環境正在限制恒星雙星的生存。

“這種差異說明了我們銀河系中心極其有趣的環境； 我們在這里處理的不是正常環境，”Chu 說。 “這也表明黑洞驅使這些附近的雙星合并或被破壞，這對引力波的產生和從銀河中心噴射出的超高速恒星具有重要意義。”

加州大學洛杉磯分校的研究人員現在計劃探索他們計算的雙星分數的極限與距離黑洞較遠但仍在其引力影響范圍內的類似恒星的雙星分數的比較。

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