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天文學(xué)家揭開銀河系中心失蹤的雙胞胎恒星之謎環(huán)球精選

來源：cnBeta 　2023-06-18 13:34:37

當(dāng)超大質(zhì)量恒星誕生時(shí)，它們幾乎總是呈雙星形態(tài)，而且這兩顆恒星通常相互環(huán)繞。但加州大學(xué)洛杉磯分校銀河中心小組和凱克天文臺(tái)的天文學(xué)家分析了 16 顆圍繞銀河系中心超大質(zhì)量黑洞運(yùn)行的年輕超大質(zhì)量恒星的十多年數(shù)據(jù)。他們的發(fā)現(xiàn)最近發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上，揭示了一個(gè)驚人的結(jié)論：它們幾乎都是形單影只。

哈勃太空望遠(yuǎn)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(duì)恒星位于半人馬座（The Centaur），距離4.3光年，每80年圍繞一個(gè)共同的重心運(yùn)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(huán)境中單獨(dú)形成的嗎？他們的孿生兄弟被黑洞踢出了嗎？或者成對(duì)的恒星合并形成單顆恒星？

這些發(fā)現(xiàn)支持這樣一種情景，即中央超大質(zhì)量黑洞驅(qū)動(dòng)附近的恒星雙星合并或被破壞，其中一對(duì)被逐出系統(tǒng)。

科學(xué)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(nèi)形成，而且質(zhì)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(nèi)。

“這么年輕的恒星一開始就不應(yīng)該靠近黑洞，”該研究的第一作者、加州大學(xué)洛杉磯分校博士后學(xué)者 Devin Chu 說。 “他們不可能在短短 600 萬年內(nèi)遷移到這個(gè)地區(qū)。但在如此惡劣的環(huán)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(yīng)光學(xué)儀器獲取的數(shù)據(jù)，首次在 S 星中搜索光譜雙星。光譜雙星通過光學(xué)望遠(yuǎn)鏡看起來是單星，但當(dāng)科學(xué)家分析它們發(fā)出的光時(shí)，發(fā)現(xiàn)它們實(shí)際上是成對(duì)的恒星。

所有看似單身的S星，其實(shí)都是孤獨(dú)的

更令人驚訝的是，研究人員發(fā)現(xiàn)，黑洞附近可能存在的 S 星對(duì)數(shù)量遠(yuǎn)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(shù)量。

他們通過計(jì)算一個(gè)稱為二進(jìn)制分?jǐn)?shù)的度量來做到這一點(diǎn)，該度量定義了給定區(qū)域內(nèi)有多少顆恒星可以成對(duì)出現(xiàn)；雙星分?jǐn)?shù)越高，成對(duì)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?jǐn)?shù)約為 70%。在新的研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)在銀河系黑洞附近，上限僅為 47%——這表明黑洞的極端環(huán)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(huán)境；我們?cè)谶@里處理的不是正常環(huán)境，”Chu 說。 “這也表明黑洞驅(qū)使這些附近的雙星合并或被破壞，這對(duì)引力波的產(chǎn)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(xué)洛杉磯分校的研究人員現(xiàn)在計(jì)劃探索他們計(jì)算的雙星分?jǐn)?shù)的極限與距離黑洞較遠(yuǎn)但仍在其引力影響范圍內(nèi)的類似恒星的雙星分?jǐn)?shù)的比較。

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