我们发现了银河系中已知速度最快的恒星。 在我们银河系中心的极端环境中,一颗新发现的名为 S4714 的恒星绕着超大质量恒星运行。射手座A*。
在其轨道旅程中,S4714 的速度达到光速的 8% 左右 - 绝对令人瞠目结舌的每秒 24,000 公里(每秒 15,000 英里)。 但这还不是最令人惊奇的事情。
S4714 只是目前被发现在比之前发现的任何其他恒星更近的轨道上掠过 Sgr A* 的一组恒星中的一颗。
这一发现不仅表明在我们银河系超大质量黑洞周围的大胆轨道上存在更多的恒星,它还为我们提供了近 20 年前最初提出的一类恒星的第一批候选者——那些距离黑洞非常近的恒星,它们被潮汐力“挤压”。 他们也被称为“squeezar”。
与更活跃的银河系中心相比,银河系中心的区域可能很安静,但即使是静止的超大质量黑洞周围的环境也可能变得相当狂野。
研究该地区的天文学家已经发现了许多恒星,它们围绕人马座 A* 运行着长长的、环形的、锐利的椭圆形轨道——想象一下椭圆形,一端是黑洞。 这些被称为S星,我们可以用它们来探测它们绕轨道运行的巨大隐形物体的属性。
多年来,一颗名为 S2 的恒星被认为是距离黑洞最近的恒星。 在它最接近的位置(即近点),它的 16 年轨道使其距离人马座 A* 约 180 亿公里,这种近距离接近产生的引力踢将恒星加速到光速的 3%。 观察和描述这个轨道需要付出艰苦的努力。
但去年,由德国科隆大学天体物理学家弗洛里安·佩斯克领导的研究小组发现了一颗更暗、但也更近的恒星:S62。
在 9.9 年的轨道上,它几乎在近点距离 24 亿公里处擦过人马座 A*。 这比之间的平均距离更近和太阳。 当它绕一圈时,它的速度达到每秒 20,000 公里(12,400 英里/秒),即光速的 6.7%。
但佩斯克和他的团队并没有就此结束。 经过多年的工作,他们现在发现了五颗比 S2 更近的新 S 星:S4711、S4712、S4713、S4714 和 S4715。
“我很高兴在过去的 7 年里有机会与银河系中心一起工作并观察(使用甚大望远镜),”佩斯克告诉 ScienceAlert。
“从那时起,我就一直致力于交响乐(近红外)数据。 您需要数据缩减技能、敏锐的洞察力、运气和时间。 当然,还有对低通和高通滤波器的深入了解。”
在新星中,S4711 和 S4714 是最引人注目的。
S4711,蓝色B型星大约有1.5亿年的历史,轨道周期比S62还要短; 它每7.6年绕人马座A*一周,近点距离为215亿公里。
尽管它没有那么近,但其较短的轨道周期意味着它在我们发现的整个轨道上与黑洞的平均距离最短。
同时,S4714的轨道周期比S4711更长——12年——但它的轨道极度偏心,意味着椭圆形状被拉长; 实际上,大约是稳定轨道所能达到的最长长度。 轨道偏心率用 0 到 1 之间的值来描述,其中 0 是正圆,1 是逃逸轨道。 S4714的轨道偏心率为0.985。
在近点,它比 S62 更近,距 Sgr A* 约 19 亿公里(12 亿英里)。 在这次近距离接近过程中,恒星的速度高达每秒 24,000 公里,并在远离黑洞 2500 亿公里时减速。
佩斯克说,这些极端的明星是挤压者的第一批真正的候选者,首先是理论化的早在2003年。
天体物理学家塔尔·亚历山大和马克·莫里斯提出了一类围绕大质量恒星在高度偏心轨道上的恒星。 每次通过时,潮汐力都会将恒星近轨道能量的一部分转化为热量。 首先,这使得恒星比平时更加明亮; 其次,导致恒星的轨道衰变。 换句话说,挤压星是绕轨道运行的死亡恒星。
“至少 S4711 和 S4714 是挤压候选者,”佩斯克说。 “我想说,我对 S4711 很确定,因为轨道元素与 Tal Alexander 在 2003 年的预测一致。从这个意义上说,S4711 是有史以来第一个被发现的挤压星。”
如果得到证实,这些恒星可以帮助我们了解黑洞和它们(最终)吞噬的恒星之间的相互作用。 但它们也提供了其他机会。
以S2为例,最近用于测试。 两种方式当恒星接近黑洞时,它的光线会延伸,以及它的方式轨道像螺旋描记器一样移动,在一些迄今为止最艰苦的测试中证实了爱因斯坦的理论。
Peissker 解释说:“实际上,我们距离 Sgr A* 更近了一个星等,并且在通过近中心点时,我们的速度几乎是 S2 的四倍。” “这样,我们发现与 S2 一样,与 S62、S4711 和 S4714 恒星的相对论相互作用实际上更强。”
这些测试尚未进行,SINFONI 现已退役,因此获得观测结果可能还需要一段时间。 但它肯定在天体物理雷达上。
寻找更多这些距离较近的恒星的工作也是如此。 人马座 A* 周围的区域可能隐藏着更极端的速度和轨道 - 随着未来几年发射更强大的望远镜,包括极大望远镜,我们应该能够找到它们。
这一切只是时间问题。
“我一直在研究银河系中心,我很确定这不是我们最后一次发表文章,”佩斯克用眨眼的表情符号说道。 “对于科学家来说,高动态环境就像儿童的糖果店一样。”
该研究发表于天体物理学杂志。