大約十年前，一個名為 G2 的物體首次引起了世界各地天文學家的極大興趣。G2 是一個奇異的混合體。它包含幾個地球質量的物質，看起來像是氣體和塵埃的緊湊混合物，但它的移動方式更像恆星，儘管望遠鏡看不到任何星光從其內部滲出。如果該物體沒有恰好位於一條會使其危險地接近我們星系中心的超大質量黑洞的路徑上，那麼它可能已被視為一個隨機的天文奇點而被忽略。
天文學家預計，這個名為人馬座 A* 或 SgrA* 的黑洞會在 2014 年夏天撕碎 G2，從而在被撕裂的物體餵食黑洞貪婪的胃口時，引起短暫的輻射爆發。但這並沒有發生：G2 徑直滑過了 SgrA*——幾乎毫髮無損，只是形狀略有變形——並繼續其銀河之旅。
時至今日，天文學家們對於 G2 究竟是什麼仍未達成共識。另一個圍繞 SgrA* 執行的類似物體 G1 也無法解釋。這兩個物體輪流被懷疑是緊湊的氣體雲或被模糊的帷幕籠罩的昏暗恆星，仍然非常神秘。
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事實證明，它們並不孤單。2020 年 1 月發表在《自然》雜誌上的一項研究報告稱，在銀河系中心還發現了另外四個所謂的 G 天體。就像 G1 和 G2 一樣，它們也是宇宙嵌合體。
“當只有兩個事物時，一切都變得神秘，”普林斯頓高等研究院的 Elena Murchikova 說，她沒有參與這篇新論文。“這項研究改變了遊戲規則。它使 G 天體的數量增加了三倍，並表明它們都位於不同的軌道上，因此它們不是獨特的，也不太可能是罕見條件結合在一起的結果。而且它們顯然不是同一結構的一部分。”換句話說，已識別出的六個 G 天體是獨立產生的，這表明塑造它們的宇宙機制並非罕見——並且實際上可能很快就會得到解決。
大量的 G 天體
該研究的主要作者，加州大學洛杉磯分校的 Anna Ciurlo 與她的同事合作，在夏威夷休眠火山莫納克亞山頂上的雙子星凱克望遠鏡之一的儀器收集的 13 年銀河系中心資料中發現了這些新物體。她說，最初，她正在研究 SgrA* 如何影響銀河系中心附近的氣體。
“但是後來我們不斷發現這些非常緊湊的物體，”她說。“它們的行為不像氣體雲——它們不會被拉伸；它們不會被黑洞本身吞噬。它們像恆星一樣繞黑洞執行。”換句話說，新發現的物體與神秘的 G1 和 G2 非常相似。
最終，Ciurlo 標記了四個稠密的、球狀的新物體，並將它們命名為 G3 到 G6（儘管 G3 和 G6 已被其他小組獨立檢測到）。它們使已知的 G 天體的數量增加到六個。每個物體都位於 SgrA* 的 0.13 光年範圍內。與 G1 和 G2 一樣，它們的大小都在 100 個天文單位左右（一個天文單位大約是地球到太陽的距離）。但與最初的兩個物體（似乎位於相似的軌道上）不同，新四重奏中的每個成員都描繪了一條與其他成員截然不同的圍繞我們銀河系核心的路徑，軌道週期從 170 年到 1,600 年不等。
“所有這些看起來都非常、非常可信——毫無疑問資料的真實性，”德國加興馬克斯·普朗克地外物理研究所的 Stefan Gillessen 說，他發現了 G2，但沒有參與這項新研究。“我真的覺得這是一篇很好的論文。”
它們是什麼？
除了表明 G 天體並非罕見的宇宙獨有物體外，新的觀測結果可能有助於解開其起源的根本謎團。Ciurlo 和她的同事認為，這些神秘的混合體是被拋棄的恆星物質包裹著的合併雙星。正如該團隊的推論，我們星系中的大多數恆星都成對形成，即使在銀河系中心也是如此。但在混亂的環境中，雙星不僅相互繞行——它們還受到 SgrA* 的撞擊和打擊。“這些系統合併的可能性遠高於銀河系其他地方，”Ciurlo 說。
由此產生的合併很可能非常混亂，因為每顆恆星都會從另一顆恆星中撕裂物質，最終噴射出大約一個太陽質量的物質，形成一個氣體和塵埃雲，遮蔽新形成的恆星。“當然，這需要在未來得到證實。但我認為這是最引人入勝的假設，考慮到我們對該區域的瞭解，”Ciurlo 說。
然而，Gillessen 並不相信碰撞恆星是 G 天體的令人滿意的解釋。相反，他認為這些物體更可能是緊湊的氣體雲，可能是由多種現象產生的。“如果所有這些都屬於同一類別，我會感到驚訝，”他說。
與 Ciurlo 和她的同事一樣，Gillessen 和他的團隊多年來一直在研究銀河系中心，他不相信該區域有足夠的恆星來頻繁地產生合併，以至於同時可見六次碰撞的後果。“在我們看到的 40 顆恆星[在銀河系中心]中，我們有六次合併，”他說。“這意味著，除非這些合併壽命很長，否則您會立即開始過度生產應該在那裡存在的恆星數量。”
Ciurlo 解釋說，圍繞新合併恆星的塵埃混亂狀態可能會持續數百萬年——儘管她指出，關於這種情況實際上知之甚少。而且，她觀察到，SgrA* 附近最近一次恆星形成的爆發被認為發生在六百萬到四百萬年前。“一旦你形成恆星，這些型別的合併往往會很早發生，”Ciurlo 說。“因此，我們只看到在恆星種群形成後不久，在開始時發生的合併。”
揭開面紗
最終，G 天體的身份和起源可以透過更詳細的觀測來揭示，這些觀測由凱克望遠鏡、智利甚大望遠鏡上的儀器或未來的設施（如詹姆斯·韋伯太空望遠鏡或地面三十米望遠鏡）進行。Gillessen 說，在此期間，密切研究未來幾年的 G2 可能會有所啟發。
這些調查很有希望，因為恆星和氣體在接近超大質量黑洞時的行為截然不同，而 G2 在 2014 年與 SgrA* 的近距離透過可能會以一種明顯的 telltale 方式影響其氣體外殼的運動。Gillessen 的觀測已經表明，SgrA* 阻止了 G2，導致該物體——或至少其模糊的外部——減速。但是，塵土飛揚、密度更大的恆星更難減速。隨著時間的推移，天文學家或許應該區分來自恆星及其先前外殼的輻射。
“氣體實際上感受到的力與可能位於內部的恆星物體不同，”Gillessen 說。“如果幾年後，我們看到 G2 分離成不同的氣體和塵埃成分，那麼情況就很清楚，裡面有東西。”