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  腾讯科学(Everett/编译)据国外媒体报道,位于银河系中央的超大质量黑洞是距离我们太阳系最近的“引力怪物”之一,仍然观测这个恐怖的时空漩涡是个巨大的挑战,因为它距离地球大约27000光年,周围的可见光信息受到星系平面的尘埃云遮挡。据相关研究称,黑洞强大的引力场使得近一光年的周围时空受到不同程度的扭曲。天文学家目前可以密切跟踪被黑洞引力场所捕获的恒星,它们在黑洞周围的椭圆轨道上快速运动着。它们都构成的系统为“恒星弹球”模型提供了一个最佳的证据,黑洞将近400百万倍太阳质量的物质压缩到小于地球轨道半径的时空中。转播到腾讯微博

  对黑洞周围恒星运动的观测显示在数百万年前一个巨型冷态氢分子云在黑洞的引力场吸积下坠入黑洞时的情景,并在外部的盘状吸积区被压缩着平面质态。根据夏威夷大学的研究人员杰西卡路(Jessica Lu)介绍:“由于原始星际气体云在黑洞的引力场下被快速压缩,估计其中快速形成了可演化成一万颗恒星的原始天体,酷似一个‘疯狂的环境’。”天文学家们目前正在跟踪吸积区域内侧的恒星运动情况,它们向着黑洞的中央坠落,轨迹类似于彗星的椭圆轨道。

  早在1940年,科学家发现在银河系巨大银晕附近发现了一颗年轻的蓝色恒星,运行的速度是银晕物质平均速度的数倍。对此,天文学家们首先假设了一个位于双星系统中受到引力场作用而失控的恒星,并在第三个天体介入下形成了复杂的引力环境,最终被排挤而弹出,或许如此怪异的运行方式是由一颗超新星爆发产生的强大冲击波所致。在1988年,科学家曾经发现了来自星系中央“引力弹弓”效应,而其中存在的黑洞被认为是假象的动力来源。

  近些年,科学家们在远离银河系的遥远宇宙区域存在相当多的“超高速”恒星,比如北半球天区巡天调查中就发现并确认了五颗特别明亮、且运行速度极快的恒星,它们的寿命都比较短暂。而这五颗超高速恒星的年龄大约在两亿年左右。但是,如果这些恒星被其所在的星系逐出,按常规推理来看它们在天区上的位置将会呈现分布上的随机性,而事实却恰恰相反,科学家发现北天近八分之一的天区聚集着这些怪异的恒星。

  关于超大质量黑洞周围出现弹珠恒星的机制解释起来似乎也非常简单,由于超高速恒星的轨迹沿着逃逸路径运动,或许是垂直于恒星围绕黑洞的公转平面,如果该推理是正确的,那么南部天区的超高速恒星调查也将揭示类似北部天区的发现结果。研究人员认为每隔一万年左右,星系中央的超大质量黑洞就会像击打棒球那样“弹出”超高速运动的恒星。一个猜想提到黑洞周围存在双星系统,而其中一颗恒星失去势能而坠入黑洞中,其他的能量被该双星系统的另一颗恒星所获得,使其加速至逃逸速度,并最终脱离黑洞的引力束缚。

  单个巨型黑洞轨道动力学理论模型获得了实际观测的支持,显示黑洞周围的恒星在逃逸轨迹上如同一系列发射的炮弹。除了在观测中寻找星系中央超大质量黑洞的线索外,科学家们对超高速恒星的观测如同使用“测试粒子”对整个星系引力场进行研究,以了解引力的主要来源。银河系存在看不见的暗物质晕,由此可能推测出其在宇宙空间中的分布。

  尤其耐人寻味的是在仙女座大星系中央黑洞周围出现的一群蓝色的年轻恒星,着意味着恒星簇的形成可围绕在黑洞附近,即星系中央隆起区域,这一现象应该普遍存在于宇宙中。如果黑洞理论是正确的,那么空间望远镜将可在仙女座大星系中探测到超高速恒星的运行轨迹。倘若这样的恒星周围出现智慧文明的行星,那么外星人的天文学家对它们所在的天体系统将感到非常好奇。

  (来源:腾讯科学)