【菜科解读】
一幅插图显示,在银河系中心的超大质量黑洞周围,一颗大质量恒星正在吞噬一颗较小的恒星(图片uux.cn/Robert Lea(与Canva共同创作))据美国太空网(Robert Lea):科学家们发现了银河系中心一些恒星明显年轻背后的可怕秘密——这些恒星参与了围绕银河系超大质量黑洞人马座a*或Sgr a*的宇宙毁灭德比。
就像17世纪连环杀手伊丽莎白·巴托里(Elizabeth Bathory)的宇宙版本一样,据说她试图通过沐浴受害者的血液来保持年轻的光彩,其中一些恒星似乎通过撞击邻居的恒星并用偷来的恒星材料包裹自己来保持年轻。

这种吃人的过程使恒星受害者成为一颗奇怪的、被剥光的僵尸恒星,也注定了吃人恒星的早逝。
这只是西北大学科学家对1000颗围绕银河系中心超大质量黑洞运行的密集恒星进行模拟后得出的奇怪发现的一部分。
西北大学的研究负责人兼科学家Sanaea C.Rose告诉Space.com:观测其他星系的中心非常困难,因为它们太远了。
研究我们自己的星系中心可以告诉我们所有星系中心发生了什么。
银河系的中心是天文学家可以从地球上观测到的最极端的环境之一。
这个区域是Sgr A*的所在地,它不仅是一个质量相当于450万个太阳的黑洞,而且是一个由100多万颗恒星环绕的宇宙怪物。
这些恒星被挤在一个约4光年宽的区域,大约相当于太阳与其最近的恒星邻居半人马座比邻星之间的距离。
这意味着像恒星碰撞这样的事件在银河系人口稀少的地区相对罕见,在Sgr A*周围几乎很常见。
罗斯说:银河系中心的超大质量黑洞被一个密度非常高的星团包围,其中许多恒星在轨道上以每秒数百至数千英里的速度旋转。
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因此,研究银河系狂暴的心脏可以揭示恒星在超大质量黑洞极端引力的影响下是如何行为、进化和相互作用的关于宇宙毁灭德比的部分虽然该团队的模拟考虑了许多因素和特征,如恒星质量和星团密度,但在确定银河系中心附近恒星的命运时,其中一个因素尤为重要。
Rose解释说,一般来说,一颗恒星与Sgr a*的距离很好地表明了它是否会与另一颗恒星相撞,以及会发生什么样的碰撞。
她说:距离超大质量黑洞越近,星团的密度就越大,因此碰撞的可能性就越大。
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这有点像在高峰时段穿过纽约市一个拥挤得令人难以置信的地铁站。
如果你没有与其他人相撞,那么你就会非常靠近他们。
恒星离a*中士越近,黑洞的巨大引力就越快地将其旋转。
因此,超大质量黑洞附近的恒星可以以每小时1800万英里(每小时2900万公里)左右的速度移动,这使得银河系的中心地带更像是一场拆迁德比,而不是拥挤的纽约地铁。
这意味着,Sgr A*最内侧区域的碰撞,即地球和太阳之间距离约2000倍以内的区域,即0.01秒差距,往往具有破坏性。
银河系中心的超大质量黑洞Sgr A*正在进行一场宇宙毁灭德比(图片uux.cn/EHT Collaboration)在Sgr A*大约0.01秒差距内的这些恒星经常相互碰撞,但这很少是正面碰撞。
这意味着,就像一辆拆迁德比车在行驶前保险杠被扯掉一样,撞击会导致一颗恒星脱落外层,然后与另一个邻居一起在碰撞路线上奔跑。
罗斯说:它们互相攻击,然后继续前进。
它们只是互相擦伤,就好像在激烈地击掌。
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然而,经历这种混乱的恒星损失了多少物质,取决于它移动的速度以及它与碰撞的恒星重叠的程度。
这些破坏性碰撞的一个结果是,由于沐浴在前者释放出的富含氢气的喷出恒星物质中,恒星和看起来年轻的恒星形成了一个奇怪的群体。
然而,获得这种年轻的外表是有代价的。
一颗恒星的质量越大,它就越快燃烧掉其固有核聚变所需的燃料,这一过程可以防止它在自身重力下坍塌。
因此,通过堆积这些被盗的物质,这些大质量恒星缩短了自己的生命。

离Sgr A*更远,大约0.1秒差距,大约是太阳和地球距离的21000倍,恒星碰撞的频率更低,速度更慢。
Rose及其同事的模拟表明,当这些较慢的碰撞发生时,两颗恒星很可能会完全合并为一颗巨星。
她补充道:0.01秒差距以外的碰撞更有可能使碰撞恒星合并。
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距离Sgr A*0.1秒差距以内的恒星一生中至少有一次碰撞的几率非常高。
Rose解释说,使用这个模型来解决对银河系中心恒星的一些无法解释的观测,最令人满意的方面之一是它基于一个相对简单的计算。
她说:我个人发现,我的研究非常特别,因为它是基于碰撞时间尺度的计算,这是大学物理教育相对早期教授的。
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用一个相对简单的计算来了解一个极其复杂的环境,这与我们在太阳能社区遇到的任何环境都不一样,真是太棒了。
到目前为止,该团队已经使用该模型进行了两项研究,一项于本月发表在《天体物理杂志快报》上,另一项于2023年9月发表,但他们还没有完成。
Rose总结道:下一步是对目前模型中的物理进行扩展。
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银河中心是一个极其复杂的环境,所以我们总是可以添加一些东西,但我们的工作从来没有完成!罗斯星期四(4月4日)在加利福尼亚州萨克拉门托举行的美国物理学会4月会议上介绍了这项研究,这是粒子天体物理学和银河中心会议的一部分。
天文学家运用一种新型空间考古学技术,通过分析星系气体中的化学特征,重建了NGC1365在漫长宇宙历史中的演化历程。
图片来源:MelissaWeiss/哈佛史密松天体物理中心 通过分析遥远星系的化学指纹,天文学家重建了其长达120亿年的演化历程。
这一新方法有助于揭示星系——包括银河系在内——在宇宙时间尺度上是如何形成的。
由哈佛史密松天体物理中心领衔的一支天文学家团队,首次将星系考古学方法应用于银河系以外的星系,以揭示其演化历史。
该方法通过分析空间中遗留的化学特征,重建星系的形成与演化过程。
这项研究成果发表于《自然天文学》杂志,提出了一种强大的新方法,用于重建遥远星系的演化历史。
该研究还有助于确立一个名为星系考古学的新兴研究领域。
这是我们首次在银河系以外的星系中,以如此精细的程度应用化学考古学方法。
论文第一作者、哈佛大学教授兼天体物理学中心主任丽莎凯利说,我们希望理解自身起源:银河系是如何形成的?我们今天呼吸的氧气又是如何产生的? 利用化学指纹绘制星系地图 为开展此项研究,研究人员使用了TYPHOON巡天项目的数据,这些数据由拉斯坎帕纳斯天文台的伊雷内杜邦望远镜采集。
他们聚焦于NGC1365——一个从地球视角看呈正面朝向的邻近旋涡星系,这种朝向使其细节更易于观测。
这使得研究团队能够分离并分析其中正在形成新恒星的各个区域。
年轻的炽热恒星发出强烈的紫外光,激发周围气体。
这一过程使氧等元素产生特征性的窄谱线。
通过分析这些光谱模式,科学家能够研究元素在星系中的分布情况。
天文学家长期以来一直知道,星系中心往往含有更高浓度的氧等重元素,而外围区域则较少。
这些分布模式受到多种过程的影响,包括恒星形成和超新星爆发的时间与位置、气体在星系内外的流动,以及与其他星系过去的相互作用。
螺旋星系NGC1365的六幅视图,源自其光谱测光数据立方体,该数据立方体由TYPHOON巡天项目获取。
最左侧为宽带图像,通过平衡B(蓝)、V(可见光)和R(红)波段的连续谱图像,近似呈现人眼所见的星系外观。
其右侧为窄带图像,从TYPHOON数据立方体中提取,中心波长对准电离氢的Hα谱线。
单个HII区清晰可见,这些区域由炽热、高光度的O型与B型恒星提供能量,勾勒出两条宏伟的旋臂结构。
接下来的三幅图像为分别以其他诊断性发射线(氮、硫以及三种诊断线的合成图像)为中心的数据切片。
最后一幅图展示了NGC1365经颜色编码的视向速度场。
致谢:B.Madore,卡内基科学研究所天文台 重建120亿年的星系演化历程 通过追踪NGC1365中氧含量的空间分布变化,并将观测结果与Illustris项目提供的先进数值模拟进行比对,研究团队得以重建该星系数十亿年来的演化历程。
这些模拟涵盖了气体运动、恒星形成、黑洞活动以及化学成分演化等关键物理过程,时间跨度从宇宙早期延续至今。
他们的分析表明,该星系的中心区域形成较早,并迅速富集了氧元素。
相比之下,外围区域则通过数十亿年间与多个矮星系的反复碰撞逐渐演化而成。
外侧的旋臂似乎形成时间较晚,很可能是由这些并合事件带来的气体和恒星逐步构建起来的。
看到我们的模拟结果与另一个星系的数据如此接近,非常令人兴奋,哈佛大学天体物理学家、哈佛史密松天体物理中心的天文学家拉尔斯赫尼格说。
这项研究显示,我们在计算机上模拟的天文学过程正在数十亿年间塑造着像NGC1365这样的星系。
一种理解星系的新工具 总体而言,研究结果表明NGC1365最初是一个相对较小的系统,随后通过多次与较小邻近星系的并合,逐渐演化成一个巨大的旋涡星系。
凯利表示,这项工作展示了星系气体中的化学特征如何揭示其过往历史,从而确立了河外星系考古学作为天文学中一种有价值的新工具。
这项研究很好地展示了理论如何直接助力观测工作。
我认为,这项研究还将影响理论研究者与观测研究者之间的协作方式,因为该项目中理论研究与观测工作各占一半,二者缺一不可。
唯有理论与观测紧密结合,才能得出这些结论。
这对银河系意味着什么 研究NGC1365等与银河系具有相似特征的星系,有助于科学家更深入地理解银河系的起源,并判断其演化历史在宇宙中是否具有代表性或属于特例。
所有旋涡星系都是以相似的方式形成的吗?凯利问道,它们的形成过程是否存在差异?它们现在的氧元素分布在哪里?我们的银河系在哪些方面有所不同,或者是否具有独特之处?这些问题正是我们想要解答的。
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来源:Spaceweather 版权:Kevan Hubbard 翻译:AI* *:此为机器(deepseek)翻译且未人工审核,可能有不通顺的地方。
【相关知识】 天文学是一门研究天体和天文现象的自然科学。
它使用数学、物理和化学来解释它们的起源和演化。
天文学的研究对象包括:行星、卫星、恒星、星云、星系和彗星等天体,以及超新星爆炸、伽马射线暴、类星体、耀变体、脉冲星和宇宙微波背景辐射等天文现象。
更通俗地说,天文学研究起源于地球大气层之外的一切事物。
宇宙学是天文学的一个分支,从整体上研究宇宙。
发布时间:2026年03月17日17时55分48秒 -->