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绕黑洞公转迄今最快的恒星惊现

2021-08-18

14日,科隆大学发布公告称,其科学家发现迄今为止运动最快的恒星,以每秒24000公里的速度绕着黑洞人马座A★旋转。相关成果发表在近日的《天体物理学杂志》上。


太阳绕银河系中心公转的速度约为每秒220公里,太阳系绕银河公转一圈需要大约2.5亿年。


而在银河系中心的超大质量黑洞人马座A★的附近有多颗恒星绕黑洞高速运行。由于这些超快恒星非常靠近黑洞中心,过去很难发现它们。但是,随着大型望远镜和先进的分析技术的发展,越来越多的不寻常恒星被发现。


来自德国科隆大学的天体物理学家弗洛里安·佩斯克博士和安德里亚斯·埃卡特教授领导的科研团队,参与了联合观测银河系中心的项目,利用欧洲南方天文台在智利建造的大型光学望远镜获得的近红外数据,发现黑洞人马座A★附近有多颗高速移动恒星。


此前人们已知名为S2的恒星,在黑洞人马座A★的附近,距离黑洞约180亿公里。它的公转线速度接近每秒9000公里,约为光速的3%,15.9年就可以公转一圈。由于过于接近黑洞,移动速度又快,因此科学家们在观测它的时候付出了很多的努力。


2019年,佩斯克博士和他的同事发现一颗更暗、也更靠近银河系中心的恒星S62。S62比S2更靠近人马座A★,最近的时候距离这个黑洞仅24亿公里,比天王星和太阳的距离还要近。由于黑洞的强大引力,S62拥有惊人的公转速度,每秒约20000公里,相当于光速的6.7%。它只需要9.9年的时间就可以公转一圈。


得益于持之以恒的研究,以及对低通和高通滤波器的丰富知识和还原数据的能力,佩斯克博士的团队接连发现了5颗恒星比S2更接近银河系的正中心,公转速度也更快。科学家们借用科隆的著名香水4711的名字来为恒星命名,5颗恒星分别命名为S4711、S4712、S4713、S4714和S4715。


其中S4711公转时间最短,只需7.6年。S4714的公转周期约为12年,但它的偏心率已达0.985。这意味着它的轨迹是个特别扁长的椭圆。在近质心点,也就是最靠近人马座A★的位置上,二者之间相距仅19亿公里。根据计算,在这个位置上时,S4714的公转速度最快,可以达到每秒24000公里,相当于光速的8%。


围绕着黑洞进行公转的恒星在每次经过近质心点的时候,潮汐力都会将恒星的一小部分动能转化为热能。这一方面会让恒星更加耀眼,另一方面会让恒星的轨道逐渐缩小。也就是说,一颗恒星只要进入这个轨道,它就已经行将就木了。佩斯克指出,S4711和S4714都面临被黑洞吞噬的命运,S4714可能是人类历史上观测到的第一颗这样的恒星。科学家可以有效地追踪恒星在超大质量黑洞周围运行的规律,以及被吞噬的过程。


来源: 科技日报 李山

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