爱读书 探索 一个不可思议的恒星级大黑洞被中国天文学家发现

一个不可思议的恒星级大黑洞被中国天文学家发现

一个不可思议的恒星级大黑洞被中国天文学家发现-爱读书

双星系统中的黑洞想像图。M. Weiss

大质量恒星死后会变成黑洞,这个大家都知道。但是到目前为止天文学家只在银河系中发现了屈指可数的恒星级黑洞,因为一直以来,人们寻找恒星级黑洞的方法非常有限,只能发现那些处于特定环境之中的黑洞——这些黑洞需要有一颗伴星,伴星和黑洞的距离必须十分近,且黑洞必须能够攫取伴星的物质,并在此过程中产生强烈的X射线。通过这种方法发现的黑洞质量不超过太阳的30倍。

但是最近中国天文学家通过一种新的方法,发现了一个用老方法无法发现的黑洞,而且这个黑洞质量惊人地大,大到接近太阳的70倍。这个大黑洞在理论上不可能通过单一恒星塌缩形成,但是到目前为止天文学家也无法提出可信的结论来解释它。也就是说,这个黑洞的成因是个谜。

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发现这个黑洞的是中国的LAMOST天文望远镜(大天区多目标光纤光谱望远镜,亦称郭守敬望远镜)。自2016年起,研究人员用这台望远镜观察了许多双星系统。在此过程中,人们发现了一颗相对非常明亮的恒星,其质量大约是太阳的8倍。这颗恒星正在以大约79天为周期围绕一个看不见的天体运行。

通过分析恒星的运动参数,天文学家认为伴随着它的不可见天体一定是黑洞。在观测中,人们还看到了这个黑洞周围的物质盘发出的光。这进一步让研究人员确定了自己的判断。

但是让人感到吃惊的是,计算结果表明这个天体的质量接近70个太阳。根据当前的恒星级黑洞形成理论,这么大的一个黑洞,不可能是通过单一恒星塌缩而成的。

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为了理解这一不可思议的观测结果,研究人员提出了多种解释。其一是,这个天体系统起初是一个三体系统,后来两颗靠得较近的恒星合在了一起,形成了大质量黑洞,第三颗恒星幸存至今;其二是,这个天体系统至今仍是一个三体系统,质量为太阳70倍的黑洞实际上是由两个质量较小的黑洞组成的,它们紧密地靠在一起,在非常近的距离上环绕对方运行,而另外一颗恒星以大约79天为周期环绕这对黑洞运行。

虽然这这一切都只是推测,但是发现者依然感到非常兴奋。通过观测恒星的运动来发现黑洞的存在,实际上是开创了一种新的黑洞探寻手段,而这一定会让银河系中那些隐藏已久的恒星级黑洞逐一现身。

相关论文发表在近日的《自然》杂志上。

参考:

A wide star–black-hole binary system from radial-velocity measurements

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1766-2
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