银河系中心的黑洞可能并非孤军奋战，新模型用框架解释了其年轻恒星每一个奇异轨道
示意图展示了Sgr A*附近年轻恒星激发的物理过程。图片来源：arXiv（2026年）。DOI：10.48550/arxiv.2606.08971
（神秘的地球uux.cn）据今日科学新闻：隐藏的引力可能在数百万年来悄然重塑了环绕银河系中心黑洞的年轻恒星。一份新的预印本提出了一个统一模型，在单一框架内解释了围绕人马座A的巨大不同恒星轨道，为银河系最长期存在的天文谜题之一提供了潜在解决方案。*
银河系中心黑洞周围的区域长期以来一直给天文学家带来挑战。尽管围绕人马座A*（Sgr A*）运行的年轻且质量巨大的恒星——一个质量约为太阳四百万倍的超大质量黑洞——被认为都相对年轻，但它们的运动方式却显得异常不同。有些沿着细长且混乱的路径移动，而另一些则以有序旋转的盘状一同移动。
多年来，科学家们一直提出了多种解释来解释这些对比鲜明的轨道模式。然而，没有任何一颗能同时成功解释所有观测到的恒星群。现在，北京科学技术院的郑晓晨领导的研究人员开发了一个单一模型，能够完整再现这些恒星运动的多样性。他们的研究成果已作为预印本发布在arXiv服务器上。
三组年轻恒星，三种截然不同的行为
谜团始于星星本身。
环绕Sgr A*的年轻恒星群体分为三个截然不同的群体，尽管年龄不超过约1500万年，但每个群体展现出独特的轨道行为。
离黑洞最近的是一个紧凑的S星集合。这些恒星遵循高度拉长的轨道，且轨道倾斜方向看似随机，形成轨道混乱的外观。
在银河中心更远处，还有一个更热、更质量的恒星群体。与S星不同，这些天体在一个相对有序的盘内一起运动，围绕Sgr A*顺时针旋转。
围绕这两个群体的是第三类恒星，这些恒星的轨道受限较宽，倾角范围广泛，使整体情况更加复杂。
由于这三个群体看起来都非常年轻，天文学家们一直难以确定它们是在不同条件下形成，还是某种方式从共同起源中演化而来。
一个编队场景，而不是多个
郑的团队没有分别对待每个恒星群体，而是探讨了这三个群体是否可能共同起源。
他们的模型提出，这些年轻恒星的形成同时发生在包围Sgr A*的单个气体盘内。关键因素是存在一个中间质量伴星，位于黑洞更远处。
根据模型，这个伴星——要么是一个致密的星团，要么是一个质量约为1万个太阳的黑洞——在数百万年内施加缓慢但持续的引力影响。它的引力不会立即扰乱恒星，而是逐渐重塑它们的轨道。
与此同时，恒星本身仍继续通过引力相互作用。这些相遇会稳步重新分配能量和角动量在整个系统中。
这两个过程共同将原始恒星盘转变为今天观测到的复杂排列。
内区和外区的演化方式如何不同
该模型自然会根据恒星与Sgr A*的距离产生不同结果。
在最内层区域，邻近恒星之间的反复引力相互作用逐渐随机化了它们的轨道方向。随着时间推移，这一过程将曾经有序的内盘转变为如今被认为是S星的混沌群体，轨道高度拉长且随机倾斜。
离黑洞更远，效果则弱得多。外层恒星盘基本保持完整，保持有组织的顺时针旋转，同时仍受到远方伴星的长期引力塑造。
这种组合使同一初始恒星群体能够演化成多个不同的轨道结构，而无需单独的形成事件。
匹配早期模型无法匹配的观测结果
研究人员对他们的模型进行了广泛测试，以配合银河系中心恒星的观测特性。
根据研究，模拟成功复现了三颗恒星群体的决定性特征。它们生成了S恒星中高轨道偏心率和随机路径，同时保持了外层顺时针盘相对有序的结构。
模型还解释了最近发现的S星轨道分布中的空白，这是之前解释无法重现的特征。
也许最重要的是，整个进化过程发生在恒星实际寿命约1500万年内。早期模型难以在如此有限的时间尺度内形成观测到的轨道构型。
一个隐藏的邻居可能是缺失的那块拼图
除了解释恒星轨道本身外，这项研究还指向一个可能已经存在于银河系中心附近的现实世界天体。
研究人员提出，位于距离Sgr A*约0.13秒差距的IRS-13E星团，可能是驱动其模型中长期引力演化的中间质量伴星。
如果这一解释正确，IRS-13E可能是第二个悄然影响星系中心黑洞附近恒星动态的大质量天体。
未来聚焦星系团运动和内部结构的观测，可能为直接验证这一想法提供了机会。
为什么这很重要
理解恒星如何绕射手座A*运行，对于构建银河系最极端环境的清晰图景至关重要。通过在一个统一模型中解释混沌的S星、有序顺时针盘以及周围分散的恒星群体，这项新研究解答了一个此前难以解释的谜题。
如果未来的高精度观测确认IRS-13E是模型提出的中等质量伴星，天文学家或许能获得有力证据，表明银河系中心黑洞并非孤立演化。相反，其最年轻邻近恒星的运动可能保留了另一个大质量天体的引力特征，该天体数百万年来一直默默塑造银河系的核心。
