银河系的中心有一个超大质量的称为射手座A*。它距地球约27,000光年,直径2350万公里。
由德国科隆大学弗洛里安·佩克 (Florian Peißker) 领导的天文学家团队发现了一个围绕该黑洞运行的双星系统,这在世界上尚属首次。
该系统被称为D9。今天发表的一篇新论文宣布了这一发现自然通讯,揭示了我们银河系中心的极端环境。
它还有助于解释一个长期存在的宇宙谜团,即为什么有些恒星在太空中飞驰的速度比其他恒星快得多。
双星系统只是两颗相互绕转的恒星。
我们的太阳不是双星系统的一部分,这是一件好事:我们不希望有另一颗恒星在我们的太阳系中徘徊。它会扰乱地球的轨道;我们会油炸或冷冻。
观察显示约三分之二银河系中的恒星是单星,其余的是双星或多星系统的一部分。较大的恒星更有可能配对。
双星系统对天文学家很有用,因为它们的运动包含丰富的信息。例如,轨道的速度和距离告诉我们恒星的质量。
相比之下,对于一颗恒星,我们通常根据它的亮度来计算出它的质量。
技术上具有挑战性的发现
尽管科学家此前预测双星系统存在于超大质量附近,他们从未真正检测到过。
最近的这一发现在技术上相当具有挑战性。我们不能简单地看系统并看到两颗星星,因为它太远了。
相反,天文学家使用欧洲南方天文台的甚大望远镜来测量星光的移动,即所谓的多普勒效应。这表明该恒星系统的光具有特征性的摆动,表明其轨道。
但团队所做的远不止于此。
由于双星包含丰富的信息,天文学家可以计算出这个特定系统的年龄约为 270 万年。也就是说,270万年前,这些恒星首次点燃。
它们可能不是出生在黑洞的极端环境中,所以除非它们最近才进入这个附近,否则它们已经在当前的环境中生存了大约一百万年。
这反过来又告诉我们黑洞扰乱其轨道上恒星的能力。黑洞是神秘的野兽,但诸如此类的线索正在帮助我们揭开它们的本质。
绕黑洞旋转
天文学家发现的情况非常熟悉。
想想:它绕地球运行,地球和月球一起绕太阳运行。由于引力是一种吸引力,它可以将多个天体拉入复杂的轨道。这个场景的复杂性启发了最近的一本书和 Netflix 系列,三体问题。
如果它们很复杂,整个事情会不会分崩离析?月球-地球-太阳的排列是稳定的,因为三个天体中的两个——地球和月球——比另一个天体——太阳距离更近。
月球和地球距离足够近,就太阳而言,它实际上是一个稳定的二体系统。
但如果这三个机构相互作用,系统就会分崩离析。甚至有可能两具尸体将第三体完全弹出。
速度异常的明星
这种机制可能解释了一个宇宙之谜:超高速恒星。
夜空中的大多数恒星都处于围绕银河系中心的典型的、几乎圆形的轨道上。轨道速度约为每秒 200 公里:在地球上非常快,但在太空中没什么特别的。
然而,自2005年以来我们已经发现了大约20颗超高速恒星,它们以每秒超过 1,000 公里的速度飞驰穿过我们的银河系。如何?
我们目前最好的想法是,超高速恒星曾经是围绕超大质量黑洞运行的双星系统的一部分。随着时间的推移,恒星离黑洞太近,形成了复杂的轨道。
在这场混乱中,在黑洞的指挥下,其中一颗恒星被弹射了出来。它逃逸到了银河系外层,在那里我们将其视为一颗超高速恒星。
寻找超高速工厂
这是一个有趣的理论。
理论计算表明该机制有效并且速度基本正确。观测显示,许多已知的超高速恒星似乎正在远离银河系中心射出,这是该理论的另一个优点。但我们还能如何测试这个想法呢?
一个明显的方法是在超大质量黑洞周围寻找双星。
几十年来,天文学家一直密切关注我们的银河中心。在夜空中找到它并不太难,如下图所示。
这里有两种寻找射手座 A* 的可靠方法。首先,找到心宿二(明亮且红色),即天蝎座背部的中心,然后沿着蝎子的身体到达尾尖,距离黑洞很近。或者,获取一个美好的夜空应用程序在您的手机上;他们太棒了。
在这些理论的背景下,最近的这一发现非常重要。天文学家在超大质量黑洞周围发现了一个双星系统。超高速难题的一个重要部分已经就位。