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Sep. 14 2026

銀河系中心黑洞周圍的年輕恆星為何少有伴星?潮汐作用揭開缺失之謎

  • 銀河系中心影像。 圖片來源:ESO/S. Gillessen 等人

    銀河系中心影像。 圖片來源:ESO/S. Gillessen 等人

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銀河系中心的超大質量黑洞人馬座A*(Sgr A*)周圍,存在一群被稱為「S星團」的年輕恆星。這些恆星大多屬於B型星,年齡不到1,500萬年,平均約600萬年,卻有一個令人費解的特徵:相較於銀河系一般恆星族群中的大質量恆星,它們很少以雙星系統形式存在。研究顯示,一般環境中的大質量恆星約有69±9%屬於雙星,而S星團目前觀測到的雙星比例僅約43±9%,形成所謂「銀河系中心年輕之謎」。

這項研究提出,關鍵可能就在銀河系中心極強的潮汐作用。研究團隊以電腦模擬追蹤105個雙星系統在Sgr A*周圍運動100萬年的結果,發現約20%的雙星會受到黑洞周圍強大引力作用而被拆散,另有18%會彼此合併,只有約62%能維持雙星狀態。若一開始的雙星比例與銀河系一般大質量恆星族群相近,經過這些作用後,最後預測的雙星比例約為38±10%,與S星團觀測值相當接近。

研究進一步發現,雙星比例會隨著距離Sgr A*增加而上升,顯示越靠近黑洞,潮汐作用越強,雙星越容易遭到破壞。這項結果也能解釋為何S星團雖然非常年輕,卻已呈現明顯不同於銀河系一般恆星族群的雙星比例。研究團隊認為,這項結果支持S星團可能是在銀河系中心附近原地形成,而非從銀河系其他地方遷移而來。其中一種可能的形成機制,是約600萬年前Sgr A*曾產生強烈活動,使周圍氣體殼層受到壓縮並碎裂,形成這批年輕恆星。

因此,S星團「年輕卻少有伴星」的現象,可能並不是它們一開始就缺乏雙星,而是形成後長期受到銀河系中心極端環境的影響。這項研究也顯示,觀察恆星是否擁有伴星,不只是研究恆星本身的特性,更能反過來追蹤銀河系中心過去發生過的劇烈活動。研究團隊指出,未來若能取得更多恆星的光譜與精確位置、運動資料,將有助於進一步檢驗S星團的形成歷史。

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資料來源:Pyhs.org

本文轉載自臺北市立天文科學教育館網站。

 

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