在银河系的中心,隐藏着一个重达430万倍太阳的超大质量黑洞——人马座A*。
它的周围环绕着恒星、气体和尘埃,这些物质在极强的引力作用下运动,这样的环境为研究物质在黑洞附近的行为以及黑洞如何获得新物质提供了一个天然的实验室。
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在2012年的时候,一团名为G2的神秘气体云闯入了天文学家的视野。
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它只有不超过3个地球那么重,拖着一条长长的尾巴,正沿着一条极度拉长的轨道冲向黑洞,2014年,它掠过黑洞最近点时,被巨大的引力扯成了面条状,但令人惊讶的是,它没有像预期那样被黑洞一口吞噬。
而更奇怪的是,天文学家查看更早的观测数据,发现12年前,银心黑洞附近曾经还有一团几乎一模一样的气体云G1,它也走过与G2完全相同的路线。
这两个类似双胞胎的气体云的出现,引发了科学界长达十年的争论。
它们到底是什么?如何产生的?
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有人说它们是裹着气体壳的恒星,有人说它们是恒星爆炸的残骸,甚至有人猜测它们是黑洞撕碎恒星留下的碎片。
每一种假说都有漏洞,直到2026年,马克斯·普朗克地外物理研究所的团队,他们结合欧洲南方天文台的SINFONI和最新的ERIS两台红外光谱仪,对银河系中心进行了长达11年的持续观测,终于看清了G2尾巴里隐藏的秘密。
该研究于26年3月发表在《天文学与天体物理学》上。
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在这次长达11年的观测中,他们发现G2身后那条微弱的尾迹,正在慢慢凝聚成第三个致密的团块G2t。
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它的大小、亮度和运动方式,与2008年的G2几乎一模一样。
更惊人的是,这三个天体的轨道形状、倾斜角度和运行方向,几乎完全重合。
计算显示,三个互不相关的天体碰巧走出相同轨道的概率,只有百万分之二,这比连续两次中彩票一等奖还难。
这给了流行多年的恒星起源说致命一击,几乎排除了它们是独立恒星的可能。
如果它们是恒星,不可能有这么多恒星恰好排成一队冲向黑洞。
唯一合理的解释是:G1、G2和G2t,其实是同一条长长的气体河流里的三个浪花。
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顺着这条气体河往回追溯,天文学家的目光落在了一颗名为IRS 16SW的恒星上。
这是一对紧紧环绕的大质量双星系统,它们正以大约每秒几百公里的速度向外抛射着猛烈的恒星风。
计算显示,G1、G2和G2t轨道之间的细微差异,恰好和这颗双星过去一百年的轨道运动高度吻合。
为了验证这个猜想,团队用超级计算机模拟了恒星风与周围气体的碰撞。
过去的模拟一直无法重现观测到的气体团块,因为天文学家误以为这颗恒星的风速是每秒600公里。
但最新的计算表明,由于双星互相绕转的影响,实际吹出的风速只有每秒300-400公里。
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当慢下来的恒星风撞上周围的星际气体时,会在恒星前方形成一道像船头一样的冲击波。
这道冲击波不稳定,会碎裂成一团团致密的气体云,这些云团失去了足够的速度,就会被黑洞的引力捕获,从而沿着固定的轨道一个个冲向黑洞中心。
模拟显示,这样的过程每10-20年就会产生一个新的气体团,这和观测到的G1、G2、G2t的间隔完全一致。
这个发现也解开了黑洞的吞噬之谜。
人马座A*的食物来源,有一部分是由这对双星系统源源不断输送的。
每十年左右,就有一个地球质量的气体团抵达黑洞附近,这刚好能维持它目前的活动水平。
而且,当这颗双星运行到离黑洞更近的位置时,会产生更多的气体团,这也能解释为什么黑洞的X射线耀斑会有几十年到上百年的周期性变化。
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现在,天文学家正盯着G2t,它将在2031年年中掠过黑洞。
届时,ERIS相机将能更清晰地看到它被引力撕扯的过程,从而验证这个“恒星快递”模型的每一个细节。
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