一群“星際研磨機”黑洞可能潛伏在我們銀河系塵土飛揚的核心中
有一個超大質量黑洞位于我們銀河系的中心。那里還有很多其他的東西。年輕恒星、氣體、塵埃和恒星質量黑洞.這是一個正在發生的地方。
它還被星際氣體和塵埃的面紗所包圍,這意味著我們無法在可見光下觀察該地區。我們可以通過紅外線和無線電來觀察該地區的恒星,那里的一些氣體會發出無線電光,但恒星質量的黑洞大多仍然是個謎。
一個巨大的挑戰是,我們沒有一個很好的測量黑洞的數量。傳統的恒星形成模型表明,在超大質量黑洞人馬座 A* 最近的區域可能只有 300 顆。
其他模型表明,Sgr A* 的形成本身可能觸發了數百個恒星質量黑洞的形成。但是天文學與天體物理學表明恒星質量黑洞的數量要高得多。
這個新模型背后的想法是,與銀河系的其他部分相比,Sgr A* 附近的中心區域充滿了氣體和塵埃。這意味著大型 O 型和 B 型恒星很容易形成。
這些恒星的壽命非常短,因此會以超新星的形式死亡。它們的核心會坍縮成黑洞,其余的物質會被拋棄,可以制造新的恒星。隨著時間的推移,該地區的黑洞會隨著新的恒星周期的誕生和死亡而積累。
最終,該地區將充滿足夠多的黑洞,以至于恒星和黑洞之間的碰撞將很常見。黑洞會逐漸將恒星撕裂,攪動該區域以加速恒星和黑洞的形成。作者將這種模型稱為 star grinder。
如果這個模型是正確的,那么我們銀河系的中心每立方秒差距可能有數百萬或數十億個恒星質量的黑洞。任何進入該區域的恒星都會有危險。這是一個迷人的想法,但我們該如何證明呢?為此,作者著眼于一個稱為碰撞時間的統計概念。
對于區域中給定密度的黑洞,恒星和黑洞碰撞之前存在平均時間。這個碰撞時間取決于該區域中黑洞的數量和恒星的大小。顯然,黑洞數量越高,碰撞時間越短,而且恒星越大,發生碰撞的可能性就越大。
該團隊計算了各種分布的碰撞時間,然后將他們的結果與我們觀察到的結果進行了比較。由于銀河系中心最大的恒星最容易被探測到,因此我們很清楚有多少顆恒星。根據觀測,與銀河系的其他部分相比,該地區最大的 O 型恒星較少。
這表明 O 型恒星經歷了黑洞研磨。該地區有很多較小的 B 型恒星,這表明它們并不經常遇到黑洞。根據他們的統計數據,作者認為,在 Sgr A* 周圍的區域,每立方秒差距大約有 1 億個黑洞。
作者還指出,這個模型可以解釋我們銀河系暈中存在超高速恒星的原因。我們知道大約有十幾顆恒星,它們的速度如此之快,它們會逃離我們的銀河系。
恒星獲得這種速度的一種方法是與黑洞近距離接觸。我們觀察到的超高速恒星的數量可能是由銀河系中心的近距離相遇引起的。