由超高速恒星揭示的银河系中心近期超大质量黑洞双星

当银河系中心（GC）区域年轻恒星族群中的早型星双星被散射至超大质量黑洞（SMBH）Sgr~$\rm{A}^{*}$ 附近时，其中一个成分会作为早型超高速星（HVS）被潮汐弹射出去，而其伴星则会被捕获至 Sgr~$\rm{A}^{*}$ 周围的紧密轨道上。在银河系晕中已发现数十颗运动速度超过银河系逃逸速度的 B 型 HVS，它们极有可能是由 SMBH Sgr~$\rm{A}^{*}$ 产生的。然而，HVS 的速度分布，特别是 $700\, \rm{km\, s^{-1}}$ 以上的 HVS 缺失现象，与现有模型的预期严重不符。在此我们表明，高速缺失是由于恒星与 SMBH Sgr~$\rm{A}^{*}$ 密切相互作用不足所致，因为一个质量约为 15000 太阳质量的绕转中等质量黑洞（IMBH）在 5000 万至 2.5 亿年前踢开了缓慢接近的恒星。该 SMBH-IMBH 双星可能形成于银河系与 Gaia-Sausage-Enceladus 矮星系并合之后，并在约 1000 万年前并合，导致 Sgr~$\rm{A}^{*}$ 以 0.3--0.5$\, \rm{km\, s^{-1}}$ 的速度发生引力反冲，并改变了 HVS 的弹射情景。SMBH-IMBH 双星情景预测了 GC 处 S 星团的形成，其轨道大小和恒星年龄的分布与观测结果高度一致。