超大質量黑洞附近恆星被「踢」出銀河系

科學家發現位於星系中央超大質量黑洞附近的恆星“莫名其妙”地被“踢”出星系

位於銀河系中央的超大質量黑洞是距離我們太陽系最近的“引力怪物”之一，仍然觀測這個恐怖的時空漩渦是個巨大的挑戰，因為它距離地球大約27000光年，周圍的可見光信息受到星系平面的塵埃雲遮擋。據相關研究稱，黑洞強大的引力場使得近一光年的周圍時空受到不同程度的扭曲。天文學家目前可以密切跟蹤被黑洞引力場所捕獲的恆星，它們在黑洞周圍的橢圓軌道上快速運動著。它們都構成的系統為“恆星彈球”模型提供了一個最佳的證據，黑洞將近400百萬倍太陽質量的物質壓縮到小於地球軌道半徑的時空中。

對黑洞周圍恆星運動的觀測顯示在數百萬年前一個巨型冷態氫分子雲在黑洞的引力場吸積下墜入黑洞時的情景，並在外部的盤狀吸積區被壓縮著平面質態。根據夏威夷大學的研究人員傑西卡路（Jessica Lu）介紹：“由於原始星際氣體雲在黑洞的引力場下被快速壓縮，估計其中快速形成了可演化成一萬顆恆星的原始天體，酷似一個‘瘋狂的環境’。”天文學家們目前正在跟蹤吸積區域內側的恆星運動情況，它們向著黑洞的中央墜落，軌跡類似於彗星的橢圓軌道。

早在1940年，科學家發現在銀河系巨大銀暈附近發現了一顆年輕的藍色恆星，運行的速度是銀暈物質平均速度的數倍。對此，天文學家們首先假設了一個位於雙星系統中受到引力場作用而失控的恆星，並在第三個天體介入下形成了複雜的引力環境，最終被排擠而彈出，或許如此怪異的運行方式是由一顆超新星爆發產生的強大衝擊波所致。在1988年，科學家曾經發現了來自星系中央“引力彈弓”效應，而其中存在的黑洞被認為是假象的動力來源。

近些年，科學家們在遠離銀河系的遙遠宇宙區域存在相當多的“超高速”恆星，比如北半球天區巡天調查中就發現並確認了五顆特別明亮、且運行速度極快的恆星，它們的壽命都比較短暫。而這五顆超高速恆星的年齡大約在兩億年左右。但是，如果這些恆星被其所在的星系逐出，按常規推理來看它們在天區上的位置將會呈現分布上的隨機性，而事實卻恰恰相反，科學家發現北天近八分之一的天區聚集著這些怪異的恆星。

關於超大質量黑洞周圍出現彈珠恆星的機制解釋起來似乎也非常簡單，由於超高速恆星的軌跡沿著逃逸路徑運動，或許是垂直於恆星圍繞黑洞的公轉平面，如果該推理是正確的，那麼南部天區的超高速恆星調查也將揭示類似北部天區的發現結果。研究人員認為每隔一萬年左右，星系中央的超大質量黑洞就會像擊打棒球那樣“彈出”超高速運動的恆星。一個猜想提到黑洞周圍存在雙星系統，而其中一顆恆星失去勢能而墜入黑洞中，其他的能量被該雙星系統的另一顆恆星所獲得，使其加速至逃逸速度，並最終脫離黑洞的引力束縛。

單個巨型黑洞軌道動力學理論模型獲得了實際觀測的支持，顯示黑洞周圍的恆星在逃逸軌跡上如同一系列發射的炮彈。除了在觀測中尋找星系中央超大質量黑洞的線索外，科學家們對超高速恆星的觀測如同使用“測試粒子”對整個星系引力場進行研究，以了解引力的主要來源。銀河系存在看不見的暗物質暈，由此可能推測出其在宇宙空間中的分布。

尤其耐人尋味的是在仙女座大星系中央黑洞周圍出現的一群藍色的年輕恆星，著意味著恆星簇的形成可圍繞在黑洞附近，即星系中央隆起區域，這一現象應該普遍存在於宇宙中。如果黑洞理論是正確的，那麼空間望遠鏡將可在仙女座大星系中探測到超高速恆星的運行軌跡。倘若這樣的恆星周圍出現智慧文明的行星，那麼外星人的天文學家對它們所在的天體系統將感到非常好奇。