银河系中心的食人恒星以一种可怕的方式保持年轻 _银河系

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（图片来源：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。” 。
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。” 。“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（图片来源：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。” 。
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。” 。“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。” 。“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。” 。“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。