银河中心黑洞撕裂气体云 VLT捕捉到即时景象

编号G2体云接近银河中心黑洞被撕裂。(图/引用自台北天文馆网路天文馆网站

国际中心/综合报导

德国天文学家利用欧南天文台超大望远镜(VLT)SINFONI光谱仪,捕捉到首幅气体云接近银河系中心超大质量黑洞的过程中,被黑洞强大重力的即时景象,由于整团气体云已经被扯碎,沿着轨道散布长达1600亿公里,使得气体云团的「头」已经经过最靠近黑洞的点了,并以每小时1000万公里的速度远离黑洞中,「尾」却还在接近最近黑洞点中。

这团气体云编号G2,是德国普朗克地外物理研究所天文学家Stefan Gillessen等人在2011年同样经由VLT发现的,整团气体云的总质量仅有地球质量的数倍大。其轨道最接近银河中心超大质量黑洞的距离约为250亿公里,大约相当于太阳海王星距离的5倍左右,这样的距离仅堪可避开落入黑洞的危险范围。由于整团气体云沿着轨道散布得极长,因此得耗时至少1年才能让整团气体云都通过最近黑洞点。

这次的观测和2011年发现G2云团时的难度有所差别,主因在于气体云被扯碎分散,使其亮度下降许多。这次SINFONI的观测总曝光时间长达20小时以上,这才捕捉到这个景象。这是到目前为止,类似观测中曝光时间最久、最深的一次。这些天文学家透过SINFONI的观测结果,得以测量G2云团与黑洞擦身而过的过程中,不同部分的速度。

▼气 体云被银河中心黑洞撕裂,云团头部的速度比尾部度快每小时500公里。(图/引用自台北天文馆之网路天文馆网站)

由于云团「头部」比「尾部」早抵达近黑洞点,换言之,比尾部更接近黑洞,使速度比尾部快;经过仔细测量之后,Gillessen等人发现云团「头部」的速度比「尾部」的速度快了每小时500公里左右。而头部的轨道速度高达每小时1000万公里的速度,接近光速的1%,正是头部已经通过最近黑洞点的证据之一。

这团气体云的起源成谜,先前对其起源有各式各样不同的理论,在Gillessen等人新观测证据支援下,缩减了来源的可能性。从云团被拉扯变形、绵延长达1600亿公里的状况来看,云团内可能不含有任何恒星。由此,Gillessen等人认为G2气体云即可能来自那些环绕银河中心超大质量黑洞的恒星。

一般被标注为「人马座A*」的银河中心超大质量黑洞,质量高达400万倍太阳质量;对这个离我们最近的超大质量黑洞了解愈多,就愈能了解银河系与其他星系的形成、发展,甚至是宇宙演化历史,所以相当重要。

而发生在邻近人马座A*的这个G2气体云通过最近黑洞点的独特事件,不仅Gillessen等人关注,其实全球各地许多天文学家都在密切注意事态发展,联合观测的成果,不仅让天文学家更了解这团气体云的性质,而且也能让天文学家进一步探索靠近先前无法探索的超大质量黑洞邻近区域,了解超强重力的效应究竟会如何展现。(文/引用自台北天文馆之网路天文馆网站)