臺北市立天文科學教育館

位於夏威夷Maunakea的凱克望遠鏡進行了二十年的監測，揭示了一個奇特的星雲在加速朝向銀河系中心超大質量黑洞時被拉伸。

自2002年以來，來自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，一直追蹤這個被稱為X7的星雲之演化；用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已經變得細長，它現在的長度是地球與太陽之間距離的3,000倍（或 3,000個天文單位）。

這項研究發表在《The Astrophysical Journal》上。

加州大學洛杉磯分校助理研究員兼該研究的主要作者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。物體最靠近黑洞的一側比最遠的一側受到的拉力要大得多，因此物體會被拉伸。

共同作者及凱克望遠鏡的科學運營負責人Randy Campbell表示：由於銀河系中心超大質量黑洞的引力影響了這個物體，在相對較短的時間尺度內看到X7的形狀和動力學的顯著變化是令人興奮的。

X7的質量約為50個地球質量，位於我們銀河系中心黑洞人馬座 A*（或 Sgr A*）的周圍，軌道週期需要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：我們預計銀河中心黑洞的強大潮汐力最終會在X7完成公轉一圈之前將X7撕裂。

根據X7的軌跡，該研究團隊估計X7將在2036年左右最接近人馬座 A*，然後很快完全消散。構成X7的氣體和塵埃最終會被拖向人馬座 A*，隨後可能會在升溫並旋入黑洞時引發一些火花。

這些發現是首次估計X7輕度橢圓軌道路徑，也是迄今為止對其外觀、形狀和行為顯著變化的最可靠分析。為了觀察X7，該團隊使用了凱克天文台的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望遠鏡上的自適應光學系統。

X7顯示出一些與其他圍繞人馬座 A*運行的奇怪塵埃天體（稱為G天體）相同的觀測特性，G天體看起來像氣體，但行為卻像恆星。然而，與 G天體相比，X7的形狀和速度結構變化更大。拉伸的氣體和塵埃細絲快速移動，約每秒 490英里。由於黑洞的質量非常大，它附近一切天體的運動速度都比我們平常在銀河系其他任何地方看到的要快得多。

雖然X7的起源仍然是一個等待解開和確認的謎題，但研究團隊掌握了一些關於其可能形成的線索。

Ciurlo表示：一種可能性是，X7的氣體和塵埃是在兩顆恆星合併時噴射出來的，在這個過程中，合併的恆星隱藏在塵埃和氣體的外殼中，這可能符合G天體的成因。噴出的氣體可能產生了類似X7的天體。

研究團隊將繼續與凱克望遠鏡一起監測X7在黑洞潮汐力的作用下發生的巨大變化。(編譯 / 施欣嵐)

圖說：凱克天文台NIRC2和自適應光學系統於2021年夏季拍攝的圖像，顯示了銀河中心的氣體和塵埃結構，包括G天體和 X7。圖片來源： A. Ciurlo等人/UCLA GCOI/W. M. Keck Observatory

圖說：使用凱克天文台的NIRC2和自適應光學系統拍攝的圖像，顯示X7在2002年至2021年間的演變。圖片來源： A. Ciurlo等人/UCLA GCOI/W. M. Keck Observatory

資料來源：凱克望遠鏡