天文学家揭开银河系中心失踪的双胞胎恒星之谜

来源：cnBeta 　2023-06-18 13:47:36

当超大质量恒星诞生时，它们几乎总是呈双星形态，而且这两颗恒星通常相互环绕。但加州大学洛杉矶分校银河中心小组和凯克天文台的天文学家分析了 16 颗围绕银河系中心超大质量黑洞运行的年轻超大质量恒星的十多年数据。他们的发现最近发表在《天体物理学杂志》上，揭示了一个惊人的结论：它们几乎都是形单影只。

【资料图】

哈勃太空望远镜拍摄的半人马座阿尔法星A（左）和半人马座阿尔法星B的双星图像。这对恒星位于半人马座（The Centaur），距离4.3光年，每80年围绕一个共同的重心运行一次，平均距离约为地球与太阳距离的11倍。资料来源：NASA/ESA/Hubble

但这是为什么？比太阳大 10 倍的恒星是在黑洞周围恶劣的环境中单独形成的吗？他们的孪生兄弟被黑洞踢出了吗？或者成对的恒星合并形成单颗恒星？

这些发现支持这样一种情景，即中央超大质量黑洞驱动附近的恒星双星合并或被破坏，其中一对被逐出系统。

科学家们观察到的恒星被称为 S 星，其中大部分都是年轻的 - 在过去 600 万年内形成，而且质量很大。它们大多位于距离黑洞不到 5000 亿英里的光月范围内。

“这么年轻的恒星一开始就不应该靠近黑洞，”该研究的第一作者、加州大学洛杉矶分校博士后学者 Devin Chu 说。 “他们不可能在短短 600 万年内迁移到这个地区。但在如此恶劣的环境中拥有明星形式是令人惊讶的。”

Chu 和他的同事使用凯克的自适应光学仪器获取的数据，首次在 S 星中搜索光谱双星。光谱双星通过光学望远镜看起来是单星，但当科学家分析它们发出的光时，发现它们实际上是成对的恒星。

所有看似单身的S星，其实都是孤独的

更令人惊讶的是，研究人员发现，黑洞附近可能存在的 S 星对数量远低于地球太阳周围空间部分（称为太阳邻域）中类似恒星的数量。

他们通过计算一个称为二进制分数的度量来做到这一点，该度量定义了给定区域内有多少颗恒星可以成对出现；双星分数越高，成对存在的恒星就越多。先前的研究表明，在地球的太阳附近，类似于 S 星的恒星的双星分数约为 70%。在新的研究中，研究人员发现在银河系黑洞附近，上限仅为 47%——这表明黑洞的极端环境正在限制恒星双星的生存。

“这种差异说明了我们银河系中心极其有趣的环境；我们在这里处理的不是正常环境，”Chu 说。 “这也表明黑洞驱使这些附近的双星合并或被破坏，这对引力波的产生和从银河中心喷射出的超高速恒星具有重要意义。”

加州大学洛杉矶分校的研究人员现在计划探索他们计算的双星分数的极限与距离黑洞较远但仍在其引力影响范围内的类似恒星的双星分数的比较。

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