银心黑洞附近的神秘云团可能有一个共同的起源。
银心超大质量黑洞周围的环境中，存在着一些神秘的云团。这些云团轨道的相似性表明，它们可能有一个共同的起源。ESO / D. Ribeiro
来自马克斯･普朗克地外物理研究所（MPE）的一个科研团队，近日通过观测和模拟发现，正在飞往银河系中心超大质量黑洞——人马座A*的一系列神秘云团，可能有一个共同的起源。
银河系中心是一个致密和活跃的区域。那里隐藏着一个超大质量黑洞，其周围环绕着恒星、气体和尘埃，它们运行在极端引力环境中。这样的环境是人们研究物质在黑洞附近的行为，以及这些天体如何获得物质补给的天然实验室。
在过去20年间，天文学家通过红外观测在银心黑洞人马座A*附近发现了好几个致密的气体云团，它们能够为银心黑洞提供“食物”。但这些云团究竟从何而来，以及它们形成过程的物理机制至今未明。
首个这样的云团G2发现于2012年。G2的质量相当于数个地球，光谱分析结果显示它含有氢和氦——这是高温含尘气体的典型特征。
G2沿着一条狭长的轨道环绕银心黑洞运行，且有一条暗弱的“尾巴”——G2t。在回顾了早期数据后，人们又从中发现了第二个云团——G1。G1在诸多方面，包括其轨道等都与G2十分相似。
后来人们又发现，G2的尾巴G2t，凝聚成了第三个致密云团。科学家认为，这些云团其实都隶属于同一股气流，它们是气流中密度较大的核心。核心的密度越大，亮度也越高。它们共同构成的连贯结构，描绘出了一条物质在银心流动的轨迹。
计算结果显示，银心黑洞会以平均每10年一个地球质量的速度，从这样的云团身上攫取物质，以维持其当前的活跃程度。因此如果我们可以知道这些云团来自哪里，便可以进一步了解黑洞获取物质的方式。
关于云团的来源，科学家曾提出过几种假说。有人认为可能与大质量恒星的星风有关，有人认为可能与新星爆发有关，也有人认为是银心黑洞的潮汐剥离作用所致。为了验证这些理论，普朗克研究所的国际科研团队运用自适应光学辅助光谱仪SINFONI和ERIS，进行了高精度的红外光谱研究。通过分析氢的Brackett‑γ发射线，同时参考这3个云团的位置和速度，人们最终重构了它们的运行轨道。
分析结果显示，这3个云团的轨道，无论是方向还是形态，几乎都完全相同。如果它们毫不相干，出现这种情况的概率几乎为零。因此研究人员认为，这3个云团必然拥有共同的起源。
研究人员顺藤摸瓜，通过气流的运动方向和径向速度，发现这些云团可能来自一对环绕银心黑洞运行的大质量双星IRS 16SW。
IRS 16SW是一对相接双星（contact binary）——这是一种表面接触，有点像“连体婴儿”的双星——它们位于一个环绕银心黑洞运行的年轻恒星盘内。3个云团轨道之间的微小差异，可以用这对双星自身的轨道运动来解释。
流体动力学模拟进一步支持了该结论。模拟结果显示，这样的云团，是在双星产生的星风与星际介质的碰撞过程中产生的。二者的碰撞会在两颗恒星之间产生激波，导致气体不断积累和压缩，最终分离成为向内运动的独立团块。
研究结果支持了认为大质量恒星星风可以为黑洞持续提供物质补给的假说，并将恒星演化、气体动力学和黑洞吸积过程三个不同的研究领域连接了起来。它还表明即使是在我们的银河系中，恒星的演化和黑洞的成长之间，也可以产生联系。
参考
The gas streamer G1–2–3 in the Galactic center
https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2026/03/aa55808-25/aa55808-25.html
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