天文學(xué)家確定銀河系中央神秘天體
或?yàn)殡p子星形成的穩(wěn)定天體
發(fā)布時(shí)間:2014年11月27日 文章出自:中國(guó)科學(xué)報(bào)
自從被發(fā)現(xiàn)正處在即將與銀河系中心特大質(zhì)量黑洞發(fā)生碰撞的過程中,一顆名為G2的神秘天體便讓天文學(xué)家感到好奇與困惑。然而在過去幾個(gè)月中,G2并沒有產(chǎn)生預(yù)測(cè)中的宇宙焰火,天文學(xué)家便又有些摸不著頭腦了。如今,一個(gè)研究小組認(rèn)為他們已經(jīng)摸清了為何什么都沒有發(fā)生:G2并不是一個(gè)氣體云,而是一顆由最近剛剛合并的一對(duì)恒星形成的奇異且更為穩(wěn)定的天體。
位于銀河系中央的氣體和塵埃云是非常難以觀測(cè)的。當(dāng)天文學(xué)家在2012年計(jì)算出G2的軌道后,他們認(rèn)為這是一團(tuán)氣體云,其所處的軌道非常接近位于銀河系中央的黑洞——被稱為人馬座A* (Sgr A*)。
研究人員推測(cè),隨著G2逐漸靠近銀河系中心,黑洞的巨大引力將把它撕得四分五裂,并將其拖向黑洞的表面,進(jìn)而產(chǎn)生大量的輻射,從而能夠揭示更多關(guān)于Sgr A*附近環(huán)境的信息。然而隨著G2度過了這個(gè)夏天,銀河系的中央依然平靜如初。
由美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校Andrea Ghez率領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì),利用位于夏威夷的10米雙子凱克天文望遠(yuǎn)鏡,在3月至8月間對(duì)G2進(jìn)行了觀測(cè)——在此期間以及接下來(lái)的幾個(gè)月中,該天體跨越了預(yù)期中最接近黑洞的軌道。Ghez介紹說,研究人員利用3微米紅外線波長(zhǎng)——能夠穿透Sgr A*周圍的塵霧——發(fā)現(xiàn)G2“依然在軌道上幸存,并且沒有發(fā)生任何改變”。
Ghez指出,一團(tuán)氣體云獨(dú)自經(jīng)過黑洞附近是不可能幸存下來(lái)的。她推測(cè),G2在其內(nèi)部必定有一顆恒星,且周圍環(huán)繞著塵埃殼。Ghez說:“這是一顆不同尋常的恒星,根據(jù)其亮度計(jì)算應(yīng)該很大。”
研究人員認(rèn)為,這顆恒星的質(zhì)量是太陽(yáng)的2倍,而體積則是后者的100倍。他們?cè)谧钚鲁霭娴摹短祗w物理學(xué)雜志快報(bào)》上報(bào)告了這一研究成果。
Ghez表示她的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一對(duì)處于熔合過程中的雙子星。她說,雙星系統(tǒng)在銀河系中很普遍,而在星系中央,黑洞的引力會(huì)迫使它們盤旋在一起。而結(jié)果則會(huì)形成一顆非常炙熱的新恒星,它會(huì)像新近點(diǎn)燃的年輕原恒星一樣膨脹。而研究這樣的天體如何形成將幫助科學(xué)家解開圍繞在Sgr A*鄰居身上的謎團(tuán),例如為什么這里有很多年輕的恒星,而幾乎沒有年老的巨大恒星。
然而并非所有研究人員都贊成對(duì)G2的判斷。最早于2012年發(fā)現(xiàn)G2軌道的由德國(guó)加爾興馬普學(xué)會(huì)地外物理學(xué)研究所Stefan Gillessen率領(lǐng)的研究小組,于2014年春季利用位于智利的歐洲南方天文臺(tái)甚大天文望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)了G2,并于7月發(fā)表了相關(guān)研究結(jié)果。研究人員指出,他們的觀測(cè)結(jié)果顯示,G2的表現(xiàn)更像一團(tuán)氣體云:其在接近黑洞前被拉伸,過后又再次還原。
研究人員表示,沒有看到焰火并不是一個(gè)問題,這是因?yàn)镚2在飛越過程中被剝離的氣體可能要花上數(shù)月甚至數(shù)年才能落到黑洞表面。Gillessen表示:“迄今為止那里并沒有焰火,但是這些氣體正在完成我們預(yù)期的過程。”他說:“看到它如何在我們眼前展開真的很有趣?!盙illessen的研究團(tuán)隊(duì)注意到另一個(gè)氣體云——被稱為G1——在13年前也曾遵循類似的路徑,進(jìn)而指出,這兩個(gè)氣體云都是環(huán)繞Sgr A*軌道的一條連續(xù)氣體帶上的兩個(gè)單獨(dú)而致密的“節(jié)”。
馬薩諸塞州劍橋市哈佛-史密森天體物理學(xué)中心理論學(xué)家Avi Loeb對(duì)于這兩種完全不同的解釋感到很有趣,因?yàn)樗l(fā)表了兩篇論文、提供了對(duì)G2來(lái)源的可能解釋:第一,它環(huán)繞著一顆恒星;第二,位于別處的一顆巨大恒星正在剝離其外層并產(chǎn)生氣體,進(jìn)而形成了它。Loeb說,它們看起來(lái)都有道理,“但我認(rèn)為我們已有的數(shù)據(jù)尚不足以做出判斷”。他并不認(rèn)為解決這個(gè)問題需要很長(zhǎng)的時(shí)間:如果是后一種假設(shè),則那顆巨大恒星應(yīng)該很容易被發(fā)現(xiàn)
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