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最新模拟研究显示银河系核心的超大质量黑洞能将恒星扯碎抛出残骸碎片

来源: 神秘的地球
时间:2017年1月07日
   这是张X射线的影像,可以看出银河系中心超大质量黑洞──人马座A *(Sagittarius A*)的周围区域相当混乱。 PHOTOGRAPH BY NASA

这是张X射线的影像,可以看出银河系中心超大质量黑洞──人马座A *(Sagittarius A*)的周围区域相当混乱。 PHOTOGRAPH BY NASA

这张想像图勾勒出银河系核心的狂乱状况。我们藉由观察这个区域中恒星和气体团的轨道运动,推断出此处有黑洞存在。 ILLUSTRATION COURTESY NASA

这张想像图勾勒出银河系核心的狂乱状况。我们藉由观察这个区域中恒星和气体团的轨道运动,推断出此处有黑洞存在。 ILLUSTRATION COURTESY NASA

(神秘的地球uux.cn报道)据美国国家地理(撰文:Nadia Drake 编译:胡佳伶):最新的模拟研究显示,银河系核心的超大质量黑洞能将恒星扯碎、抛出残骸碎片。

在我们的银河系中心,有个怪兽般的超大质量黑洞,正往太空深处抛出行星大小的「口水球」,其中可能有些天体正以高速通过地球附近数百光年处。

这个现象听起来很怪。毕竟我们所熟知的黑洞都是稀哩呼噜地狼吞虎咽,而不是扔出东西。但1月4日,哈佛大学生伊甸.葛玛(Eden Girma),于德州举行的美国天文学会( American Astronomical Society)年会上,报告他的最新成果。他以电脑模拟研究显示,银河系的超大质量黑洞可能正往太空抛出大量四处飘散且高速运行的天体。

葛玛这么说,「这些冰冷碎片是恒星被扯碎的残骸,可能有上亿个这样的天体充斥在我们的银河系里。」

这些像是行星一样飘散的天体,形成方式相当特别。

大约每隔1万年左右,就会有一颗恒星太靠近银河系中心的超大质量黑洞──人马座A*。一旦恒星离黑洞太近,这颗恒星也将死亡,结束它作为炙热核熔合炉的一生。黑洞巨大的重力会将恒星扯成细长的义大利面状,在银河系中心附近留下飘散的气体流。

这部分的故事大家应该都很熟悉。但接下来会发生什么事情?就要换葛玛和他的指导教授──詹姆斯.吉约雄(James Guillochon)上场了。

他们模拟了50次恒星接近超大质量黑洞后被扯碎的情况,发现这些长条状的恒星碎屑会重新组合,气体和尘埃逐渐累积,形成接近行星质量的圆球状天体。葛玛表示:「1980年代起,银河系中心的潮汐瓦解事件开始成为研究主题。但这种过程竟然能形成实体致密的天体--这个想法倒是很新奇。」

又冷又挤

在他们的模拟实验里,从这些恒星残骸中形成了11,473个质量比海王星还大的天体,有些天体的质量甚至比木星还大上好几倍。接着黑洞以高速抛出这些气体球,速度有时甚至可能超过每小时3200万公里。

在这些刚出生的小行星(planetoid)中,有大约95%会从银河系里被抛出,进入星系与星系之间的荒漠地带。剩下非常小的一部分小行星,仍然受限于人马座A*的重力桎梏,即使这个可怕的巨兽将它们的原生恒星撕碎,它们仍注定要永无止尽地地绕着它旋转。

而其中有些最小的「口水球」行星,数量仅占全部的不到百分之一,现在正在银河系的外围区域徘徊,或许距离地球还不到六百光年。

如果葛玛和吉约雄对恒星有多常经过人马座A*附近被扯碎的推测是正确的,那么在银河系里,可能有数百万个这种像行星的奇异天体。或许还有更多是从邻近的星系闯入的,其他星系中心的大质量黑洞把这些天体甩入太空,就像是一场巨大的星系际弹珠台游戏。

葛玛表示,「一般来说,这些碎片以极高的速度前进,因此可以完全逃脱星系的重力影响。」这就让我们不禁想问:有多少在银河系里飘荡的恒星碎片,其实是源自于其他星系?

目前我们仍然无法知道,什么时候会观测到这样的天体。这些小行星不像恒星会发出可见光,它们的温度已经冷却,得用红外线望远镜才有可能找到。即便我们真的看到这些恒星,可能也还是无法从这些天体的观测资料,辨别它们究竟是来自银河系里的恒星,或是源自其他星系。

然而,葛玛表示,「如果我们能侦测到这类天体,就有可能详细研究这些碎片的化学成分,了解它们的起源,甚至可以知道它们是否适合生命生存。」
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