銀河系中央黑洞附近的恒星運(yùn)動只能預(yù)測幾百年

 人參與 | 時間：2025-11-24 13:39:17
銀河系中央黑洞附近的銀河央黑運(yùn)動預(yù)測恒星運(yùn)動只能預(yù)測幾百年
銀河系中心黑洞周圍恒星運(yùn)動的模擬。左邊顯示的系中是恒星的軌道。這些軌道已經(jīng)計算了一萬年。洞附廣州包養(yǎng)外圍上門外圍女上門外圍上門外圍女（電話微信181-2989-2716）提供1-2線熱門城市快速安排30分鐘到達(dá)看起來星星不會偏離它們的恒星軌道。右邊的百年面板是擁擠中心附近的放大圖。它揭示了恒星沿著它們的銀河央黑運(yùn)動預(yù)測軌道有相當(dāng)大的變化。例如，系中黃色軌道在這10，洞附000年內(nèi)的恒星波動范圍是地球到太陽距離的40倍。鳴謝:uux.cn/西蒙·波特吉斯·茲瓦特等人
（神秘的百年地球uux.cn）據(jù)荷蘭天文研究學(xué)院：27顆恒星緊緊圍繞銀河系中心的黑洞運(yùn)行，它們的銀河央黑運(yùn)動預(yù)測軌道如此混亂，以至于研究人員無法自信地預(yù)測它們在大約462年后會在哪里。系中這一發(fā)現(xiàn)來自荷蘭和英國的洞附廣州包養(yǎng)外圍上門外圍女上門外圍上門外圍女（電話微信181-2989-2716）提供1-2線熱門城市快速安排30分鐘到達(dá)三位天文學(xué)家的模擬。研究人員在《國際現(xiàn)代物理學(xué)雜志》和《皇家天文學(xué)會月報》上發(fā)表了他們的恒星發(fā)現(xiàn)。
模擬27顆恒星以及它們彼此之間和與黑洞之間的百年相互作用，說起來容易做起來難。例如，幾個世紀(jì)以來，預(yù)測兩個以上相互作用的恒星、行星、巖石或其他物體的運(yùn)動是不可能的。直到2018年，萊頓的研究人員才開發(fā)出一種計算機(jī)程序，其中舍入誤差不再在計算中發(fā)揮作用。有了這個，他們能夠計算出三顆假想恒星的運(yùn)動。現(xiàn)在，研究人員擴(kuò)大了他們的計劃，以處理27顆恒星，按照天文學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，這些恒星靠近銀河系中心的黑洞。
對27顆大質(zhì)量恒星和黑洞的模擬產(chǎn)生了一個驚喜。雖然恒星仍然在黑洞周圍的軌道上，但恒星之間的相互作用表明軌道是混沌的。這意味著由潛在的相互作用引起的微小擾動會改變恒星的軌道。這些變化呈指數(shù)增長，從長遠(yuǎn)來看，使得恒星的軌道不可預(yù)測。
黑洞傳遞震動
“已經(jīng)過了462年，我們無法有把握地預(yù)測軌道。這短得驚人，”天文學(xué)家西蒙·波特吉斯·茲瓦特(荷蘭萊頓大學(xué))說。他將其與我們的太陽系相比較，1200萬年后，我們的太陽系不再是可預(yù)測的。
“所以，黑洞附近比我們的要混亂3萬倍，我們根本沒想到會這樣。當(dāng)然，太陽系要小大約2萬倍，質(zhì)量小幾百萬倍，只有8個相對較輕的物體，而不是27個大質(zhì)量物體，但是，如果你事先問我，這應(yīng)該沒什么大不了的。”
根據(jù)研究人員的說法，混沌每次都以大致相同的方式出現(xiàn)。總有兩到三顆星相互靠近。這導(dǎo)致了恒星間的相互推拉。這反過來導(dǎo)致恒星軌道略有不同。那些恒星環(huán)繞的黑洞然后被輕微推開，這反過來被所有的恒星感受到。這樣，兩顆恒星之間的微小相互作用就會影響到中央星團(tuán)中的所有27顆恒星。
放大軌道
“我們的模擬每次運(yùn)行10，000年。Tjarda Boekholt(2015年P(guān)ortegies Zwart的前研究生，現(xiàn)在在英國牛津大學(xué)工作)說:“從鳥瞰的角度來看，恒星的軌道似乎不會隨時間而改變。“只有當(dāng)你開始放大一段軌道時，混亂的變化才變得可見。這些變化可以達(dá)到高達(dá)四十個天文單位的大值，這是地球到太陽距離的四十倍。”
研究人員喜歡把黑洞的混亂比作在城市中騎車。你知道大概需要多長時間，但是準(zhǔn)確的時間是不可能預(yù)測的。如果一座橋開著，或者有人跳到你的自行車前面，你可能會晚幾分鐘到達(dá)。
“黑洞周圍的恒星也是這樣，”Portegies Zwart說。“你知道意外事件經(jīng)常發(fā)生，并且會導(dǎo)致指數(shù)變化，這是我們現(xiàn)在可以測量的。但這意味著，462年后，銀河系中心的黑洞和圍繞它運(yùn)行的27顆恒星不再是可以預(yù)測的了。我們不再能夠可靠地預(yù)測那些恒星的位置和速度。”
對于Portegies Zwart和他的同事來說，462年并不重要。“462年當(dāng)然很短，但我們的觀點(diǎn)是，作為天文學(xué)家，我們必須以不同于以往的方式看待黑洞附近發(fā)生的事情，”Portegies Zwart說。“我們必須為它找到新的詞語。例如，我開始與Tjarda Boekholt一起建立一個定義詞匯表，只是因?yàn)闆]有任何現(xiàn)有的術(shù)語可以準(zhǔn)確地捕捉到我們正在觀察的這種新類型的混沌行為。”
斷斷續(xù)續(xù)的混亂
研究人員將這種現(xiàn)象稱為“間歇混沌”這個術(shù)語是受進(jìn)化生物學(xué)的啟發(fā)，進(jìn)化生物學(xué)中出現(xiàn)了相反的情況:所謂的間斷平衡。這是關(guān)于物種內(nèi)部的進(jìn)化，那里經(jīng)常有一個長期的平衡，只是偶爾被一個令人震驚的事件打破。
“在這項(xiàng)研究之前，你不知道模擬中的混沌是否有物理根源，或者它是否源于舍入誤差和其他計算問題，”合著者Douglas Heggie說，他是愛丁堡大學(xué)(英國)退休但仍然活躍的數(shù)學(xué)家和天文學(xué)家，也是N體問題領(lǐng)域的先驅(qū)。
“我們已經(jīng)在許多方面對模擬和基礎(chǔ)計算進(jìn)行了測試。我們的結(jié)果很可靠。我們現(xiàn)在能夠?qū)Χ嗪阈窍到y(tǒng)的混沌行為做出真實(shí)的陳述。這太棒了，”海格說。 頂: 5149踩: 3