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銀河中心附近的怪異天體竟是雙星合併後的大質量恆星

2014/11/09 | | 標籤:

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天文學家多年來一直搞不清楚靠近銀河系中心的怪異天體G2究竟是什麼樣的天體,不過基本上認為應該是一個正往銀河中心超大質量黑洞(人馬座A*)衝過去的氫氣雲。加州大學洛杉磯分校(UCLA)天文學家Andrea Ghez等人利用位在夏威夷的凱克天文台(W.M. Keck Observatory)2座10米的望遠鏡,於這個天體在今年夏天最接近超大質量黑洞的期間進行詳細研究,結果發現G2非常可能是一對雙星,曾並肩繞黑洞公轉,但現在已經合併成一顆被氣體與塵埃包圍的極端巨大恆星,只不過它的運動還是得受制於超大質量黑洞的強大重力。

先前假設G2是個氫氣雲,接近人馬座A*的過程中會被其強大重力扯碎,並在短時間內造成黑洞劇烈改變。但今年夏天G2最接近人馬座A*時,卻沒有出現原本預期會分解的情況,反倒繼續歡快地繞著人馬座A*公轉,所以它顯然並不是單純的氣體雲。

黑洞的重力非常強,連宇宙中速度最快的光在經過黑洞的勢力範圍都無法逃脫這個重力陷阱。因此天文學家無法直接觀測到黑洞本身,只能藉由黑洞對它周圍可見的恆星或氣體等物質的影響而推測黑洞的性質。

Ghez等人研究人馬座A*周圍數千顆恆星,並從最新觀測結果指出:G2應該是一種新興的恆星類型,只在靠近超大質量黑洞的雙星被強大重力強迫合併才會製造出來。她並指出:在我們的銀河系中,大質量恆星最初都是來自雙星,但兩顆子星的大氣層已經近到會彼此摩擦才會導致合併,否則的話兩顆子星應該會安然無恙。

當雙星接近人馬座A*並合併成一顆時,這顆恆星會膨脹約100萬年左右,之後才回復成正常的恆星狀態。類似的事件發生的次數可能比原本預期的還頻繁。在銀河中心區域的恆星都是大質量恆星,而且絕大部分是雙星,所以可能有許多我們正在監測且無法理解的恆星就是雙星合併並已經穩定下來之後的產物。

根據觀測結果,Ghez等人判斷G2目前正處於合併後的膨脹階段。近幾年來,這個天體已經吸引許多天文學家的注意,特別是它逐漸接近人馬座A*的這一年。Ghez開玩笑地說:這是她職業生涯中,被最被注意的天文事件之一。

Ghez表示:G2目前正處於所謂的「義大利麵條化(spaghettification,或簡稱麵條化)」狀態,這在黑洞周圍是相當常見的現象,當大型物體接近黑洞時,會受到黑洞強烈重力影響而被逐漸拉長。在此同時,G2表面的氣體會被周圍的恆星加熱,製造出一個巨大的氣體塵埃雲,使這顆大質量恆星幾乎被這團塵埃氣體雲整個包裹住。

藉助有自適應光學系統輔助的凱克望遠鏡,降低地球大氣造成的影像變形,Ghez等人取得了非常清晰的人馬座A*周遭的影像,並經由對這些影像的分析,進一步瞭解向人馬座A*這類黑洞的物理性質;這對黑洞的研究相當重要,畢竟人馬座A*是離我們最近的超大質量黑洞,也是迄今唯一能取得細節訊息的超大質量黑洞。

資料來源:UCLA astronomers solve puzzle about bizarre object at the center of our galaxy. UCLA [November 03, 2014]

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