为什么银河系中心会有大质量恒星？

散粉的火把煌

即使在人马座A的银河系最中心，也存在着大量的大质量恒星，或者超新星遗迹。



银河系中心的图像

但是，螺旋星系的核球不应该是恒星形成已经停止、类似于椭圆星系的区域吗？这里怎么可能会有大质量恒星？



可以看到核球本身类似于一个椭圆星系

一段或九段肝

谁说有？那是黑洞，黑洞不等于恒星，只是体现了大质量效果。

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银河系核球，银心，Sgr A附近 (即超大质量黑洞附近) 是三个逐次包含，物理尺度不同的区域，其中的恒星形成活动应当需要分开讨论。问题中提到了『银河系中心』，可能不够具体。
首先，极其粗略的描述一下形成恒星需要什么：首先需要大量的分子气体，其实需要能够使得分子气体产生碎裂，坍缩的物理机制，然后还需要一定的环境要素能够让分子云的坍缩进行下去，不被剧烈的物理过程瓦解。这些条件存在的地方，无论是在星系什么地方都可以形成恒星，只是效率和『产能』的差别。这也是为什么我们可以在星系最中心的黑洞旁，在星系被并合碰撞剥离出的气体结构里，甚至在已经几十亿年没有恒星形成的椭圆星系里都有机会看到年轻恒星：无论在哪，只要这些条件满足了，恒星形成就会发生，直到其中某个条件不被满足。比如气体被耗尽，气体变得过于稳定，或者是被新生恒星的超新星『吹散』，被黑洞的引力瓦解，等等。
核球 (Bulge) 是一个结构概念，而且定义其实很不清晰。粗略来说在星系中心比恒星盘显得『突出来』的部分就可以叫核球。其中有些人还喜欢按照恒星分布轮廓和运动学分成经典核球和伪核球这两种。提问者说的『恒星形成停止，类似椭圆星系』这个印象只适用于『经典核球』，主要在质量比较大的早型旋涡星系中出现。比如参考著名的M104『草帽星系』。这里的经典核球很可能来自于高红移处的并合引起的快速质量聚集，在星族上较为年老，运动学上也变得不那么依赖规则的旋转，确实和椭圆星系的恒星成分有可以类比的地方。但即便在这些核球里，星系的中心处也依然可以有恒星形成存在。提问者描述的规律其实只能作为一个非常泛泛的统计趋势而已，不足以解释所有星系。实际上，大量盘星系的中心都还是有分子气体存在的，形成恒星的潜在条件还是有的。
具体到银河系，我们银盘中心的核球其实不算很显著，其星族和运动学都够不上经典核球。很多科学家认为银河系中心就是通过银盘恒星漫长演化形成的伪核球，加上里面的确有一些盘形成早期『堆砌』在中心的恒星。这样的『核球』中的恒星本质上和盘恒星差别并不是一天一地。甚至还有科学家认为在太阳方向向银心看去，我们看到的实际上是一个沿着视向方向延伸的恒星棒。这个棒结构存在的证据很充分，对银河系结构演化有着举足轻重的影响。其中一个作用就是可以在较长的时标内维持恒星盘上一个宏观的引力扰动，可以激发旋臂的形成，也可以通过恒星棒自身引力势向着星系中心输送气体。尽管还有争议，但应该说，恒星棒结构对于星系中心的恒星形成活动以及黑洞的吸积成长都是有促进作用的。换句话说，像银河系这样的晚型旋涡星系中心区域存在恒星形成是毫不奇怪的。
当然，天体物理里常提到的『银心』(Galactic Center) 其实比银河系核球的尺度更小，有的时候指的是银河系中心500秒差距左右范围内的中心分子区域(Central Molecular Zone; CMZ)。这个狭小的区域内拥挤着许多分子云结构。这个区域内的分子气体质量虽然只占银河系分子质量的一小部分，但密度高，温度高，扰动高，是名副其实的极端恒星形成环境，一直受到关注。但你看名字就知道，从银盘上，恒星棒上汇集来的气体最会有一部分落到了银河系引力势阱的最深处，这倒是不意外的。有了分子气体，有了星系中心特殊物理环境下的引力和辐射扰动， 在这个区域形成恒星依然是正常的。而且应该说这里的恒星形成自从银河系形成以来就在持续进行着，这里的星族也是颇为复杂的。在这个区域的中心有两个非常大质量的年轻星团，叫Arches和Quintuplet，非常有名。天文学家对这两个星团的研究发现了其中的新生恒星质量分布与银盘不同，能产生更高比例的大质量恒星，说明这里的恒星形成条件也很特殊。 但还是那句话：有气体输入，有冷却渠道，有扰动机制，能稳定存在一阵，形成恒星不是问题。如果对这个尺度上的恒星形成感兴趣，可以看一下这篇综述：
https://arxiv.org/abs/1705.05332更经典的银心研究则会更近一步，直接把目光推进到银河系中心黑洞周围1-2秒差距内的核周气体盘区域 (Circum-Nuclei Disk; CND)了。这个区域也是银河系里最为光怪陆离的一个区域，有银河系的核心星团 (Nuclei Star Cluster; NSC)，有复杂的分子气体分布，大量超新星遗迹，炙热的X-ray气体，甚至还有一个微型的射电辐射示踪的悬臂结构 (mini-Spiral)。如果一直深入到银河系中心的黑洞附近，还会看到一些围绕着黑洞运动的恒星，被称为S-stars。这些地方年轻恒星的起源就很好玩了，我觉得这些年大家也没完全搞清楚。简单的说就是银心附近的环境对分子气体应该很不友好，分子云应该在下落过程中还来不及坍缩就被黑洞瓦解，不能形成恒星。。。。要在这种环境下形成恒星，需要分子云的密度足够高，高到已经不太可能直接存在，而是必须要在银心环境下通过某种机制进行压缩才能得到。目前已经有数值模拟能够重现出这一过程，所以理论上是行的通的。也有人认为黑洞附近的那些S-stars也未必是在黑洞附近形成，而是被扔到这里来的。



多波段观测下的真.银心。来自Genzel, Eisenhauer, & Gillessen 2010

总之，银河系最最中心的这些恒星的来历可能还没有搞得很清楚。近几年的观测逐渐认为银心黑洞附近的恒星附近有一个被称为cusp的"小尖尖"结构，而且构成这结构的不只是最年轻的恒星。这也说明即便我们还没搞清楚，但银河系在过往的岁月里可是没有少在黑洞附近囤积分子气体，形成恒星。想想也是，毕竟银心黑洞那几百万太阳质量可不是充话费送的。。。
银心这一特殊环境有着丰富的天体物理内涵，几乎可以独立作为一个小分支存在。光是中心0.5秒差距内的那些事情，找100个人开一周的会是一点问题都没有的。如果对这个话题感兴趣，可以看看今年炸药奖得主Reinhard Genzel领衔的一篇综述文章，虽然是10年前的了，应该依然是这个领域内比较好的入门读物：
The Galactic Center massive black hole and nuclear star cluster