星雲接近銀河系中心超大質量黑洞的絕唱

夏威夷 Maunakea 凱克望遠鏡監測 20 年，揭示奇特的星雲加速朝銀河系中心超大質量黑洞時被拉伸。

自2002年以來，加州大學洛杉磯分校銀河中心軌道倡議（Galactic Center Orbits Initiative，GCOI）和凱克望遠鏡的天文學家，一直追蹤稱為X7的星雲演化；凱克天文台強大的自適應光學系統拍攝的高解析度近紅外圖像顯示X7已變細長，現在長度是地球與太陽距離的3千倍（或3千個天文單位）。研究發表於《The Astrophysical Journal》。

加州大學洛杉磯分校助理研究員兼主要作者Anna Ciurlo表示，這是以高解析度觀察黑洞潮汐力影響的獨特機會，讓我們深入了解銀河中心極端環境的物理學。潮汐力是拉伸接近黑洞的物體之引力。物體最靠近黑洞那側比最遠側受拉力大得多，因此物體被拉伸。

共同作者及凱克望遠鏡科學營運負責人Randy Campbell表示：由於銀河系中心超大質量黑洞引力影響這個物體，相對較短時間內看到X7形狀和動力學的顯著變化很令人興奮。

X7質量約50個地球，位於銀河系中心黑洞人馬座A*（或Sgr A*）周圍，軌道週期170年。

共同作者及加州大學洛杉磯分校物理學和天文學教授Mark Morris表示，預估銀河中心黑洞的強大潮汐力最終會在X7完成公轉一圈前將X7撕裂。

據X7軌跡，團隊估計X7將在2036年左右最接近人馬座A*，然後很快消散。構成X7的氣體和塵埃最終會遭拖向人馬座A*，隨後可能會在升溫並旋入黑洞時引發火花。

Check out this animation by @AdamGDog showing X7’s anticipated fate as it makes its closest approach to Sgr A* around the year 2036, giving insight into the extreme environment of the Galactic Center. Congrats to Anna Ciurlo of @GalacticCtrGrp, Randy, & the entire team! pic.twitter.com/zdyjIPoUGA

— W. M. Keck Observatory (@keckobservatory) February 21, 2023

這些發現是首次估計X7輕度橢圓軌道路徑，也是迄今對外觀、形狀和行為顯著變化的最可靠分析。為了觀察X7，團隊使用凱克天文台OH抑制紅外成像光譜儀（OH-Suppressing Infrared Imaging Spectrograph，OSIRIS）和第二代近紅外相機（Near-Infrared Camera，NIRC2），以及凱克I和凱克II望遠鏡的自適應光學系統。

X7顯示與其他圍繞人馬座A*運行的奇怪塵埃天體（稱為G天體）相同的特性，G天體看起來像氣體，行為卻像恆星。然與G天體相比，X7形狀和速度結構變化更大。拉伸氣體和塵埃細絲快速移動，約每秒90英里。由於黑洞質量非常大，附近一切天體運動速度都比平常銀河系其他地方要快得多。

雖然X7起源仍是等待解開和確認的謎題，但團隊掌握一些關於形成的可能線索。

Ciurlo表示：可能性之一是，X7氣體和塵埃是兩顆恆星合併時噴射出來，過程中合併恆星藏在塵埃和氣體外殼裡，可能符合G天體的成因。噴出的氣體可能產生類似X7的天體。研究團隊將繼續與凱克望遠鏡一起監測X7在黑洞潮汐力作用下的巨大變化。