和許多星系一樣，我們的銀河系中心也有一個巨大的黑洞——Sgr A* ，其質(zhì)量為太陽的400多萬倍。它巨大的引力讓大量的恒星聚集在自己周圍，并繞著自己飛速旋轉(zhuǎn) 。這些恒星都是這個黑洞潛在的“食物”，或許終有一天會成為它的一部分。

Sgr A*的偏振圖像

這也使得Sgr A*周圍的宇宙空間變得異常擁擠。“距離太陽最近的恒星大約有4光年遠(yuǎn)，但在Sgr A*附近相同的距離內(nèi)，有超過一百萬顆恒星，”美國西北大學(xué)的天體物理學(xué)博士后研究員薩納亞·羅斯說道。

不該存在的年輕恒星

這里的恒星大多質(zhì)量很小、很暗且很古老。“黑洞附近的環(huán)境并不適合新恒星的形成，”加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校的物理和天文學(xué)教授安德烈婭·蓋茲說，“黑洞往往會把周圍的東西撕成碎片。但恒星形成需要一個溫和的環(huán)境，讓脆弱的氣體塵埃云在自身引力的作用下坍縮?！倍诙吹囊绷璧K氣體聚集，“你很難想象在這樣的環(huán)境下，恒星該怎樣形成。”蓋茲補充道。

但令天文學(xué)家感到困惑的是，他們也在Sgr A*附近觀測到了一些很亮的，貌似是新形成的年輕恒星，比如去年發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志》上的一項研究，就報告了Sgr A*附近一顆僅有幾萬歲的“嬰兒”恒星——年齡比人類在地球上的歷史還短。

天文學(xué)家將這一現(xiàn)象叫做“年輕悖論”，即黑洞周圍不應(yīng)該有十分年輕的恒星，但研究者確實觀測到了它們。

銀河系中心的星團和氣體云

對此，天文學(xué)家提出了各種不同的解釋。有研究認(rèn)為，這些年輕恒星是在距黑洞較遠(yuǎn)的位置形成的，因為一些偶然因素在短時間內(nèi)遷移到了黑洞附近；也有研究認(rèn)為，黑洞附近一些區(qū)域的環(huán)境可能相對溫和，適合新的恒星形成。上文提到的那顆“嬰兒”恒星的發(fā)現(xiàn)者就認(rèn)為，這顆恒星形成于黑洞周圍相對溫和的環(huán)境中，然后遷移到了更靠近黑洞的位置。

而關(guān)于“年輕悖論”的第三種猜想則比較黑暗：這些所謂的“年輕”恒星其實并不年輕，它們是因為“吞噬”了附近的其它恒星，所以看起來更年輕了。

猛烈地?fù)魝€掌

要解釋它們?yōu)楹螘巴淌伞逼渌阈?，又如何變年輕，我們需要先理解這些恒星間緊張的“鄰里關(guān)系“——黑洞引力讓這些扎堆的恒星以每秒成百上千千米的速度運動。在這樣的環(huán)境里，恒星之間很難不發(fā)生摩擦和碰撞。

“這就像在高峰時段的地鐵站里奔跑，就算你不撞到別人，也經(jīng)常會和別人擦肩而過。而對于恒星來說，就算是‘擦肩而過’也能導(dǎo)致它們通過引力發(fā)生相互作用，”羅斯說道。

為了探究摩擦和碰撞對這些恒星的影響，羅斯和同事使用新模型追蹤了1000顆模擬恒星繞Sgr A*運行的旅程。她們發(fā)現(xiàn)，在距黑洞0.1秒差距（1秒差距約等于3.26光年）的范圍內(nèi)，任何和我們的太陽質(zhì)量差不多的恒星，在其生命旅程里都會經(jīng)歷至少一次碰撞。

當(dāng)恒星非常靠近黑洞時（0.01秒差距范圍內(nèi)），它們的運行速度能達(dá)到每秒上千千米，此時恒星間的碰撞和摩擦十分頻繁和劇烈。迎頭相撞的兩顆恒星，可能直接被摧毀。但許多情況下，恒星只是插肩而過，這樣的撞擊并不會摧毀它們，但會讓它們損失一部分質(zhì)量。

“它們互相擦過，然后繼續(xù)前進，就像猛烈地?fù)袅藗€掌。”羅斯說，“這會導(dǎo)致恒星噴射出一些物質(zhì)，損失掉外層質(zhì)量。至于具體會損失多少質(zhì)量，與它們移動的速度和碰撞時的重疊程度相關(guān)。這些碰撞導(dǎo)致黑洞周圍出現(xiàn)了一群奇怪的、被剝離了外層的、低質(zhì)量的恒星?！?/p>

但在距黑洞稍遠(yuǎn)一點的地方，是另一番景象。

吃掉你，讓我變年輕

在距黑洞0.01秒差距到0.1秒差距的范圍甚至更遠(yuǎn)的地方，恒星運行的速度相對較慢，大概每秒數(shù)百千米。這時，當(dāng)兩顆恒星碰撞或相擦?xí)r，由于速度不夠快，它們可能逃不出彼此的引力束縛，從而導(dǎo)致一顆恒星被另一顆恒星“吞噬”掉。結(jié)果就是，它們在碰撞后并合成一顆更大的恒星。

此外，該區(qū)域內(nèi)較小的恒星（比如太陽大小的恒星）還可能通過多次碰撞讓自己的質(zhì)量越來越大，最終變成一顆質(zhì)量10倍于太陽甚至更多的恒星。

在這樣的碰撞與并合中，“吞噬”掉自己鄰居的恒星，會得到很多來自被“吞噬”恒星的氫。而氫正好是恒星燃燒的原料——這使它們變得更亮，也顯得更年輕。

但顯得年輕，并不代表它們一定會活得更長，因為碰撞融合過后，恒星質(zhì)量變得更大了，而質(zhì)量更大的恒星，燃燒氫的速率也就更快，它們最終的壽命可能反而比原來更短。

“它們很快就會死亡?！绷_斯說，“大質(zhì)量恒星就像巨大但耗油的汽車。雖然它們的燃料很豐富，但消耗燃料的速度也非常快。”

恒星的生命歷程

來源：環(huán)球科學(xué)

責(zé)編：邱訪蓉

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