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银河系正中央那颗黑洞的身边,挤着一群本不该出现在那里的恒星。这群恒星叫S星团,离

银河系正中央那颗黑洞的身边,挤着一群本不该出现在那里的恒星。

这群恒星叫S星团,离黑洞人马座A*只有大约0.13光年。太阳到最近的邻居比邻星有4.2光年,它们和黑洞的距离连这个数的1/30都不到。而这颗黑洞的质量是太阳的400万倍。

更奇怪的是它们的年纪。这些恒星属于B型星,个头比太阳大好几倍,烧得又亮又快,平均年龄只有几百万年。太阳已经46亿岁了,跟它们一比,它们简直是刚出生的婴儿。

问题就出在这里。恒星要诞生,先得有一团气体云在自身引力下慢慢收缩、凝聚。可是在黑洞跟前,它那份引力会把任何一团气体云扯成碎片,根本等不到它收缩成恒星。按常理,这里应该是一片恒星的禁区。天文学家给这个尴尬局面起了个名字,叫“青春悖论”。

既然它们明明就在那里,那就只有两种解释。要么它们就在原地出生,要么它们出生在远处,后来搬了过来。

“外来移民”的说法有两个版本。第一个版本说,离黑洞稍远的地方有一个已知的年轻恒星盘,S星团的成员可能是从那个盘里一点点向内挪过来的。但这个说法解释不了两件事。S星团的轨道又扁又乱,几乎毫无规律,而慢慢挪进来的恒星不该是这个样子。另外,那个盘里还有比B型星更重的O型星和沃尔夫-拉叶星,为什么只有B型星搬了家,更重的邻居却一个都没来?

第二个版本更有戏剧性。宇宙里的恒星很多是成对出生的,两颗星互相绕转,天文学家管这叫双星。如果一对双星撞向黑洞,黑洞可以把它们硬生生拆开,留下一颗做自己的“俘虏”,把另一颗以极高的速度甩出去,成为一颗高速逃逸的恒星。这个过程叫希尔斯机制。

这个版本听起来能解释一切,却也撞上了两堵墙。在银河系中心附近找到的高速恒星,年龄比S星团的成员老得多,对不上号。更要命的是,如果S星团的每颗恒星都是被拆散后剩下的那一半,那这个星团里就几乎不该有双星。可是不久前,天文学家偏偏就在这个星团里发现了一对双星,编号D9。

D9的出现,让葡萄牙科英布拉大学的罗德里戈·席尔瓦(Rodrigo P. Silva)和同事把目光转向了一条以前没被当回事的线索:这些恒星的伴侣去哪儿了?

在银河系的普通区域,像B型星这样的大质量恒星,大约有69%都有伴星,也就是说每10颗里有7颗是成双成对的。可是席尔瓦团队重新清点S星团,发现这里的双星比例只有43%左右,误差大约9个百分点。有将近一半的恒星,本该有伴,却是单身。

如果这些恒星真是在黑洞身边出生的,那它们从诞生第一天起就要承受黑洞的潮汐力。潮汐力说白了就是引力的不均匀:一对双星里,离黑洞近的那颗被拽得更狠,远的那颗被拽得轻一些,一来二去,这对伴侣要么被扯散,要么被挤到一起撞成一颗。这样一来,双星比例自然会掉下来。

要验证这个猜想,团队在电脑里造了10万对虚拟双星,让它们按照S星团实际观测到的那种轨道,在黑洞身边绕行100万年。起点就按普通大质量恒星的规矩来,69%的双星比例。然后放手让引力和黑洞的潮汐力自己发挥。

100万年跑完,10万对双星里,62%完好无损,18%的两颗星合并成了一颗,还有20%被彻底拆散。折算下来,最终留下的双星比例大约是38%,误差大约10个百分点。观测值是43%,两个数字在误差范围内对上了。

团队还算了另一件事:双星比例应该随着离黑洞的远近怎么变化。结果在不同距离上都能对得上,越靠近黑洞,双星越少,而少掉的那部分正好可以用潮汐力拆散来解释。这说明整片区域里的恒星很可能是用同一种方式诞生的,靠近黑洞的地方只是拆得更狠而已。

团队在论文里写道,这些结果支持恒星在原地形成的图景,比如气体壳层碎裂。这个设想是,大约600万年前人马座A*曾经猛烈爆发过一次,喷出的物质把周围的气体推挤成一层薄壳,薄壳随后裂成一块块碎片,每块碎片各自收缩成一颗恒星。黑洞没能阻止它们出生,只是在它们出生之后,一对一对地把它们拆开。

这篇论文8月11日发表在《天文学与天体物理学》(Astronomy & Astrophysics)上。这群恒星的来历,可能一直都很普通。让它们看起来离奇的,是那颗把它们的伴侣一对对拆散的黑洞。

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图为银河系中心,图源:ESO/S. Gillessen et al.

信源:Karantha, Shreejaya. "Why Are the Stars around Our Galaxy's Black Hole Missing Their Companions?." Phys.org, edited by Sadie Harley, 12 Sept. 2026