浙江
銀心黑洞附近的神秘云團可能有一個共同的起源。
銀心超大質量黑洞周圍的環境中，存在著一些神秘的云團。這些云團軌道的相似性表明，它們可能有一個共同的起源。ESO / D. Ribeiro
來自馬克斯?普朗克地外物理研究所（MPE）的一個科研團隊，近日通過觀測和模擬發現，正在飛往銀河系中心超大質量黑洞——人馬座A*的一系列神秘云團，可能有一個共同的起源。
銀河系中心是一個致密和活躍的區域。那里隱藏著一個超大質量黑洞，其周圍環繞著恒星、氣體和塵埃，它們運行在極端引力環境中。這樣的環境是人們研究物質在黑洞附近的行為，以及這些天體如何獲得物質補給的天然實驗室。
在過去20年間，天文學家通過紅外觀測在銀心黑洞人馬座A*附近發現了好幾個致密的氣體云團，它們能夠為銀心黑洞提供“食物”。但這些云團究竟從何而來，以及它們形成過程的物理機制至今未明。
首個這樣的云團G2發現于2012年。G2的質量相當于數個地球，光譜分析結果顯示它含有氫和氦——這是高溫含塵氣體的典型特征。
G2沿著一條狹長的軌道環繞銀心黑洞運行，且有一條暗弱的“尾巴”——G2t。在回顧了早期數據后，人們又從中發現了第二個云團——G1。G1在諸多方面，包括其軌道等都與G2十分相似。
后來人們又發現，G2的尾巴G2t，凝聚成了第三個致密云團。科學家認為，這些云團其實都隸屬于同一股氣流，它們是氣流中密度較大的核心。核心的密度越大，亮度也越高。它們共同構成的連貫結構，描繪出了一條物質在銀心流動的軌跡。
計算結果顯示，銀心黑洞會以平均每10年一個地球質量的速度，從這樣的云團身上攫取物質，以維持其當前的活躍程度。因此如果我們可以知道這些云團來自哪里，便可以進一步了解黑洞獲取物質的方式。
關于云團的來源，科學家曾提出過幾種假說。有人認為可能與大質量恒星的星風有關，有人認為可能與新星爆發有關，也有人認為是銀心黑洞的潮汐剝離作用所致。為了驗證這些理論，普朗克研究所的國際科研團隊運用自適應光學輔助光譜儀SINFONI和ERIS，進行了高精度的紅外光譜研究。通過分析氫的Brackett?γ發射線，同時參考這3個云團的位置和速度，人們最終重構了它們的運行軌道。
分析結果顯示，這3個云團的軌道，無論是方向還是形態，幾乎都完全相同。如果它們毫不相干，出現這種情況的概率幾乎為零。因此研究人員認為，這3個云團必然擁有共同的起源。
研究人員順藤摸瓜，通過氣流的運動方向和徑向速度，發現這些云團可能來自一對環繞銀心黑洞運行的大質量雙星IRS 16SW。
IRS 16SW是一對相接雙星（contact binary）——這是一種表面接觸，有點像“連體嬰兒”的雙星——它們位于一個環繞銀心黑洞運行的年輕恒星盤內。3個云團軌道之間的微小差異，可以用這對雙星自身的軌道運動來解釋。
流體動力學模擬進一步支持了該結論。模擬結果顯示，這樣的云團，是在雙星產生的星風與星際介質的碰撞過程中產生的。二者的碰撞會在兩顆恒星之間產生激波，導致氣體不斷積累和壓縮，最終分離成為向內運動的獨立團塊。
研究結果支持了認為大質量恒星星風可以為黑洞持續提供物質補給的假說，并將恒星演化、氣體動力學和黑洞吸積過程三個不同的研究領域連接了起來。它還表明即使是在我們的銀河系中，恒星的演化和黑洞的成長之間，也可以產生聯系。
參考
The gas streamer G1–2–3 in the Galactic center
https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2026/03/aa55808-25/aa55808-25.html
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