天文学家找不到原因!大批恒星在银河系中心失踪

在计算机模拟红巨星突入碎片化积吸盘团块中的过程,发现有颗恒星用了4天穿越整团气体。

银河中心满是年轻的恒星,却看不到多少年老的,这是个非常奇怪的现象。

最近,美国乔治亚理工学院通过计算机模拟,验证了科学家对此提出的一种假说。这个假说认为,年老的红巨星仍然在那里,只是我们看不到。

天文学家找不到原因!大批恒星在银河系中心失踪

之所以看不到这些红巨星,是因为它们非常昏暗,而它们昏暗的原因是因为,它们在几百年前就在与银心的一个巨大积吸盘发生反复冲突的过程中,失去了10%左右的质量。科学家之所以会认为,那里存在着这么一个由气体组成的积吸盘,迹象之一就是,我们可以在那里看到许多极为年轻的恒星,它们是几百万年前,从这个积吸盘中诞生的。

乔治亚理工学院的天体物理学家,针对银河中心失踪的红巨星,建立了一个模型。这些红巨星的体积至少比太阳大几十倍,年龄也较太阳老至少十亿岁,科学家把这些红巨星模型置于数字风洞内,模拟它们和这个气体盘发生冲突时的情景。这个气体盘位于银河中心,宽度可达0.5秒差。他们模拟了不同的轨道速度和气体盘密度,来寻找能够对红巨星产生明显破坏作用的合适条件。

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只有在气体盘的质量和密度非常大的条件下,红巨星质量的丢失情况才会变得十分显著。气体盘的密度大到一定程度后,引力本身就能把盘面分解成碎片,进而形成更为巨大的团块,并从中孕育出新一代恒星。

模拟中的红巨星,会和碎片化积吸盘中的云团发生多次冲突。恒星进入积吸盘中后,其前方会产生一道弓形激波,而尾部会产生一条彗状长尾。这条“尾巴”主要由从恒星剥落的气体组成,恒星由此失去一部分质量。每颗红巨星会突入积吸盘几十次,穿越积吸盘所需的时间可从几天到几周不等。

该过程可能发生在400至800万年之前,而那时,也正好是当前银河中心那些年轻恒星开始形成的时候,使得这种情况能够在较短时期内发生的关键因素,是积吸盘碎片化后形成的团块质量相对比较大,至少要比形成当前所有年轻恒星所需的质量大100至1000倍。

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这样的星盘冲撞,也会使红巨星的动能减少20%至30%以上。它们的轨道半径因而会变小,距离银河中心黑洞也会更近。与此同时,由于在冲突中受到了额外的力,红巨星的自转速度也会变得更快。

乔治亚理工学院的Bogdanovic说,“我们对银河中心最近一次造星运动所具备的条件所知不多,也不知道银河中心是否真的存在这么多的气体。但如果确实如此,那么我们有理由期待那里今天仍然存在着许多看不见的红巨星,它们的轨道半径可能非常小,自转速度也可能非常快。假如我们能够观测到这一类红巨星,加上之前已经发现的少量,就可以为这样的‘星-盘’冲突假说提供直接证据,并引领我们更加深入地了解银河的起源。


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