银河系的超大质量黑洞有伴星吗？

五毒男孩又

Sag A*与M87*和水星的轨道相比。鸣谢:EHT协作

据《今日宇宙》（布莱恩·科柏林）：在我们银河系的中心，有一个巨大的黑洞。它被称为人马座A*，质量为420万个太阳，距离地球大约只有27000光年。Sag A*是最近的超大质量黑洞，也是我们直接观测到的仅有的两个黑洞之一。它离我们如此之近，以至于我们甚至可以让眼冒金星近距离地绕着它转。其中一些恒星我们已经观察了20多年，这意味着我们非常了解它们的轨道。我们已经使用这些轨道来确定Sag A*的质量，但一项新的研究着眼于一个不同的问题:我们星系的黑洞有伴星吗？

大多数星系包含一个超大质量黑洞，一些星系包含两个。这是由星系合并引起的，一个星系的黑洞被另一个星系捕获。我们从观测中知道，我们的星系没有两个超大质量黑洞。可能有恒星质量的黑洞围绕着Sag A*运行，但是目前的观测还不足以探测到它们。另一种可能是，有一个中间黑洞围绕着Sag A*运行，这是这项工作的重点。

中等质量黑洞(IMBH)的质量在几百到几千个太阳之间。它们不是由大质量恒星的坍缩形成的，也不是星系的引力种子。它们只是最近才通过黑洞合并的引力波被发现，所以它们还没有被很好地理解。我们甚至不知道它们有多普遍。但是，如果一个IMBH轨道Sag A*，它的引力将会影响附近同样围绕我们的超大质量黑洞运行的恒星的轨道。

在这项研究中，可在预印本服务器arXiv上获得，该团队研究了一颗名为S0-2或S2的恒星的轨道。它有一个最接近Sag A*的轨道，轨道周期只有16年。它围绕黑洞的轨道如此之近，以至于在计算它的轨道时，你需要将广义相对论考虑在内，而且我们有超过二十年的观测数据。如果附近有IMBH轨道，S0-2应该会受到它的影响。

该小组发现，在观测的限度内，没有证据表明S0-2的轨道上存在引力扰动。这并不意味着这个区域没有中等质量的黑洞，但是如果它确实存在的话，它确实为质量设定了一些上限。根据这些数据，如果一个假设的IMBH在S0-2轨道之外运行，比如轨道半径在1,000 AU到4,000 AU之间，那么它的质量不会超过1000到10000个太阳。如果有一个IMBH绕着比S0-2更近的Sag A*运行，那么它的质量不会超过400个太阳。

这些并不是严格的约束，但它们确实证实了人马座A*周围没有大型中间黑洞。如果它有一个较小的IMBH伴星，它目前超出了我们的探测能力。