天文學家們有了一個突破性的發現：一顆雙星正在銀河系中心的超大質量黑洞中危險地運行。這對恆星在巨大的引力環境中暫時茁壯成長。 這對恆星被命名為D9，它讓我們難得了解系統是如何在如此極端的條件下生存甚至形成的。

這張圖像顯示了新發現的雙星D9 的位置，它正圍繞著人馬座A*（銀河系中心的超大質量黑洞）運行。 這是迄今為止在超大質量黑洞附近發現的第一對恆星。 切面顯示的是歐洲南方天文台甚大望遠鏡上的SINFONI 攝譜儀偵測到的雙星系統。 雖然在這張影像中無法分辨出這兩顆恆星，但SINFONI 在過去幾年中捕捉到的光譜卻揭示了D9 的雙星性質。 這些光譜顯示，當兩顆恆星相互繞行時，D9 周圍氫氣發出的光會週期性地向紅色和藍色波長振盪。 來源：ESO/F. Peißker et al.

一個國際研究小組在銀河系中心的超大質量黑洞人馬座A*附近發現了一個雙星系統。 這是首次在如此接近超大質量黑洞的地方發現一對恆星。 這項發現是利用歐洲南方天文台超大望遠鏡（ESO的VLT）的數據得出的，它揭示了恆星在極端引力作用下是如何生存的。 它也為探測人馬座A*附近的行星提供了新的可能性。

德國科隆大學研究員、12月17日發表在Nature Communications上的這項研究的第一作者弗洛里安-佩斯克（Florian Peißker）解釋說：”黑洞並不像我們想像的那樣具有毀滅性。雙星–一對相互繞行的恆星–在整個宇宙中都很常見。 “

這項新發現表明，有些雙星即使在破壞性條件下也能短暫茁壯成長。 這顆新發現的雙星被稱為D9，它的發現恰逢其時：據估計，它只有270 萬年的歷史，附近黑洞的強大引力可能會使它在短短100 萬年內合併成一顆恆星，對於這樣一個年輕的系統來說，這是一個非常狹窄的時間跨度。

“這在宇宙時間尺度上為觀測這樣一個雙星系統提供了一個短暫的窗口–而我們成功了！”這篇文章的合著者艾瑪-博迪爾（Emma Bordier）解釋說，她也是科隆大學的一名研究員，曾在歐洲南方天文台學習。

D9 是迄今為止在人馬座A*（銀河系中心的超大質量黑洞）附近發現的第一對恆星。這張圖顯示的是歐洲南方天文台甚大望遠鏡上的SINFONI 儀器繪製的氫發射線。多年來，人們發現D9 周圍的發射線週期性地向紅色和藍色波段擺動，這揭示了D9 實際上是兩顆相互繞行的恆星。圖片來源：ESO/F. Peißker et al.

多年來，科學家一直認為超大質量黑洞附近的極端環境阻礙了新恆星的形成。在人馬座A*附近發現的幾顆年輕恆星推翻了這個假設。現在，這顆年輕雙星的發現表明，即使是恆星對也有可能在這些惡劣的條件下形成。合著者、捷克馬薩里克大學（Masaryk University）和科隆大學（University of Cologne）的研究員米哈爾-扎亞切克（Michal Zajaček）解釋說：”D9系統顯示出恆星周圍存在氣體和塵埃的明顯跡象，這表明它可能是一個非常年輕的恆星系統，一定是在超大質量黑洞附近形成的。

這段動畫展示了D9 恆星系統的兩顆恆星如何在氣體和塵埃雲的包裹下相互繞行。藍線表示雙星系統圍繞人馬座A*（銀河系中心的超大質量黑洞）運行的軌道。 D9 是有史以來第一顆在超大質量黑洞附近發現的雙星。它在這種極端環境中的形成和生存意味著黑洞並不像我們想像的那樣具有毀滅性。圖片來源：ESO/M. Kornmesser

新發現的雙星是在一個由恆星和其他天體組成的密集星團中發現的，該星團圍繞著人馬座A*運行，被稱為S星團。 在這個星團中，最神秘的是G天體，它們的行為像恆星，但看起來像氣體和塵埃雲。

正是在對這些神秘天體的觀測過程中，研究小組發現了D9 星群中的一個令人驚訝的模式。 用VLT 的ERIS 儀器獲得的數據與SINFONI 儀器的檔案數據相結合，發現了恆星速度的反覆變化，表明D9 實際上是兩顆恆星在相互繞行。 “我以為我的分析是錯誤的，”Peißker 說，”但是光譜模式覆蓋了大約15 年的時間，很明顯這次探測到的確實是S 星團中觀測到的第一個雙星。”

這個動畫顯示的是D9，這是有史以​​來在人馬座A* 附近發現的第一對恆星，人馬座A* 是銀河系中心的超大質量黑洞。 我們放大和縮小黑洞以及圍繞黑洞運行的單星，然後靠近D9，這是在黑洞附近發現的第一個雙星系統。

研究結果為我們揭示了神秘的G 天體的本質。 研究小組提出，它們實際上可能是尚未合併的雙星和已經合併的雙星殘留物質的組合。

環繞人馬座A*運行的許多天體的確切性質，以及它們是如何在如此靠近超大質量黑洞的地方形成的，仍然是一個謎。 但很快，VLT 干涉儀的GRAVITY+ 升級版和正在智利建造的歐洲南方天文台（ESO）超大望遠鏡（ELT）上的METIS 儀器就能改變這種狀況。 這兩套設備將使研究小組能夠對銀河中心進行更詳細的觀測，揭示已知天體的本質，無疑也會發現更多的雙星和年輕系統。 “我們的發現讓我們可以推測行星的存在，因為這些行星通常是在年輕恆星周圍形成的。在銀河系中心發現行星似乎只是時間問題，”Peißker 總結道。

雷射導引星（LGS）從VLT 的8.2 米葉朋望遠鏡發射，瞄準銀河系中心，即銀河系最亮部分的中心。 雷射光束是VLT 自適應光學系統的一部分。 它在地球中間層90 千米的高度創造了一顆人造恆星。 這顆恆星被用作校正影像和光譜的參照物，以消除大氣層的模糊效應。 圖片來源：G. Hüdepohl (atacamaphoto.com)/ESO

這張圖顯示了人馬座A* 所在的視野位置–黑洞用紅色圓圈標出，位於人馬座（射手座）內。 此圖顯示了在良好條件下肉眼可見的大部分恆星。 圖片來源：ESO、IAU 與Sky & Telescope

DOI：10.1038/s41467-024-54748-3

編譯自/ ScitechDaily