一颗恒星正在我们银河系中心黑洞周围的极端环境中诞生

发布单位:台北市立天文科学教育馆

  银河中心存在一个质量为太阳430万倍的超大质量黑洞,离得太近的恒星可能会被潮汐力撕裂成气体和尘埃流。然而X3a,只有几万年的历史,它距离人马座A星(Sgr A*)如此之近,以至于它的存在挑战了我们对恒星形成和黑洞运作的理解。

  尽管潮汐力及强大的紫外线和X射线会阻止气体聚集成恒星的种子,但X3a不仅存在,而且存在于预测不会形成恒星的地方。

  X3a的半径是太阳的10倍,质量是太阳的15倍,光度是太阳的24,000倍,它不算娇小。

  根据德国科隆大学天体物理学家Florian Peßker领导的研究团队表示:X3a并不是在它所在的位置形成,它形成于离黑洞较远的地方并向内迁移。在距离黑洞几光年的地方有一个区域满足了恒星形成的条件,在这个区域有一圈足够冷的气体和尘埃,并且抵御辐射的破坏。

银河中心的红外图像。An infrared view of the galactic center. (NASA/SOFIA/JPL-Caltech/ESA/Herschel)
图说:银河中心的红外图像。(NASA/SOFIA/JPL-Caltech/ESA/Herschel)

  恒星形成的具体细节仍然是个谜,但我们知道需要满足某些条件。恒星形成于太空中密度大、寒冷的分子云中,当密度更大的团块在自身重力的作用下坍塌、旋转,并开始从周围的分子云中吸引更多物质。超大质量黑洞的邻近区域不被认为是适合这些条件的特别好环境。

  根据该研究团队的分析:X3a可能是在围绕银河系中心的物质环形成。在这个环中,一个更密集的分子云可能聚集在一起,在足够小的区域聚集足够的质量,造成重力坍缩,开始恒星的形成过程。

  这团分子云原本的质量约为100个太阳,它的重力坍缩可能引发了几颗原恒星的形成。

  但是X3a并没有原地踏步,它向人马座A星迁移,在途中,它可能遇到了在同一环境中形成的其他密集的团块,从而使这颗恒星积累更多的质量。

  正是那团名为X3的物质首先引起了天文学家的注意,然后他们才确定了其中的恒星。多台红外和近红外仪器可以辨别出恒星发出的长波光线,这种光可以穿透周围厚厚的尘埃。

  捷克Masaryk大学的天文学家Michal Zajaček表示:X3a的质量大约是太阳质量的10倍,演化速度非常快。我们很幸运地发现了这颗恒星。它拥有年轻恒星相关的关键特征,例如围绕它旋转的密集拱星包层(circumstellar envelope)。

  X3a的发现可以帮助天文学家解开另一个长达数十年的谜团。大约20年前,在人马座A星附近发现了非常年轻的恒星,在此之前人们认为那里只能存在非常古老的恒星。X3a表明:在更远的地方形成年轻恒星,然后向人马座A星迁移,这可能并不是特别罕见的情况。

  而且X3a的状况也可能不会只发生在我们的银河系中。在许多其他星系中发现类似人马座A星的结构,年轻的恒星群可以寄宿。这个概念可能会改变我们对星系核动力学的理解。

  未来的工作将测试该团队的恒星形成模型,不仅适用于银河系,也适用于更广阔的宇宙。

  该研究已发表在《The Astrophysical Journal Letters》上。(编译/台北天文馆施欣岚)

资料来源:Science Alert

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