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荷兰阿姆斯特丹大学科学家发现银河系外第一个休眠黑洞
2022/7/25 8:19:47 | 浏览:282 | 评论:0

 

  科学家发现了位于银河系之外的第一个休眠黑洞。双星系统中一颗恒星变成黑洞后,这个系统会怎样演化?科学家现在对这个问题有了新的线索。

荷兰阿姆斯特丹大学科学家发现银河系外第一个休眠黑洞

  一个双星系统的艺术假想图。

  在此之前,科学家发现的多数黑洞都是“活跃”状态的,意即它们不断从周围环境,特别是从伴星身上汲取物质的状态。这个过程会发出大量的X射线,从而被科学家探测到这些黑洞的存在。

  而“休眠”(dormant)黑洞是并不从周围环境汲取物质的黑洞。科学家认为这类黑洞数量也很多,但是现在的技术很难探测到。科学家知道位于银河系正中心位置的超级黑洞就是一个休眠的黑洞——否则我们整个太阳系就会以越来越快的速度落向银河系的中心!

  所以,这份研究发现的是第一个位于银河系之外的休眠黑洞。这个黑洞位于距离银河系不远处的大麦哲伦云(Large Magellanic Cloud)内。

  天文学家发现其实多数恒星都有一个伴星,也就是多数恒星都是两两组合成为一个双星系统,在引力的作用下互相绕行。它们之间的距离可以达到1万光年那么远,甚至更远,所以从望远镜的观测数据中,并不容易看出哪颗恒星和哪颗恒星组成一个双星系统。但是,在恒星强大引力的作用下,两颗恒星总会越靠越近。

  年轻的恒星一般和伴星的距离较远,大龄的恒星在几十亿年的生命周期中,逐渐和伴星靠得比较近。科学家发现此时大概会发生两种情况。

  一种情况是当它们靠得太近的时候,一颗恒星把另一颗恒星弹射出去。科学家估计太阳就经历了这样的情形,把一颗名为涅墨西斯星(Nemesis)的伴星踢走了。

  另一种情形是两颗恒星一直互相绕行,直到其中一颗恒星死亡。研究者认为这次发现的这个休眠黑洞就是来自于这种情形的一颗恒星。

  这个双星系统名为VFTS 243,研究人员先发现了其中一颗恒星,质量大约是太阳的25倍,之后发现它还有一个伴星。最终确定它是一个黑洞,质量大约是太阳的9倍。它们的质量差别不大,可是那颗恒星的体积却是这个黑洞的20万倍。

  奇怪的事情是,这个黑洞并不像多数处于这类情形的系统那样——不断从伴星身上汲取物质。所以这颗黑洞处于“休眠”状态,它并不发出任何X射线。为什么会出现这样的情形?这正是科学家想进一步了解的地方,也是能完善双星系统演化理论的新线索。

  科学家通过探索引力波信号发现,在有些情况下,两个互相绕行的黑洞彼此越靠越近,最后发生合并,这个事件发出引力波信号。可是科学家不明白,为什么会出现这样的情形,两个靠得很近的黑洞是怎么形成的?它们不是早就会把对方吞噬吗?这份研究认为,新发现的休眠黑洞就是可以解答这个问题的新线索。

  这份研究的主要作者之一、荷兰阿姆斯特丹大学(University of Amsterdam)的天体物理学家托默·谢纳(Tomer Shenar)说:“很可能就是它们一开始是两颗恒星组成一个双星系统,后来它们逐一变成了(休眠状态的)黑洞,(并继续绕行彼此)。”

  这份研究7月18日发表于《自然·天文学》(Nature Astronomy)期刊。

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