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纪录的恒星黑洞被发现潜伏在地球附近

2024-04-23科学

你永远不知道自己后院里藏着什么,尤其是如果这些东西特别善于逃脱侦查的话。

天文学家刚刚在天鹰座发现了一个黑洞,距离太阳系仅1924光年。

它不仅仅是任何一个黑洞。该天体名为盖亚Bp,是我们在银河系中发现的质量最大的恒星黑洞,其质量是太阳的33倍。

这是我们发现的第二个离我们的家园最近的黑洞,它只是静静地在太空中徘徊,专注于自己的黑洞事务。我们知道它在那里的唯一原因是,它与一颗伴星在双星轨道上,伴星的运动无法用任何其他方式解释。

需要明确的是,Bp绝对不会构成威胁。黑洞的引力场并不比同等质量的恒星强,Bp只是在做自己的事情。但作为盖亚数据中发现的第三个休眠黑洞,它确实提出了一个问题,即还有多少这样的野兽在那里,在未被发现的情况下四处游荡。

Bp与银河系中距离最近(左)和质量第二大(中)的恒星黑洞进行了比较。(ESO/M.Kornmesser)

法国国家科学研究中心(CNRS)的天文学家帕斯夸尔·帕努佐(Pasquale Panuzzo)是盖亚合作组织的成员,也是描述该天体的论文的第一作者,他说:「没有人想到会在附近发现一个高质量黑洞,到目前为止还没有被发现。」。

「这是你在研究生涯中的一次发现。」

黑洞大致分为不同的质量类别。有一些超大质量的恒星,其质量可能是太阳质量的数百万到数十亿倍;这些通常是在星系的中心发现的,我们不确定它们是如何形成的。

当大质量恒星成为超新星时,恒星核心坍塌形成较小的恒星质量恒星。这些物质的质量可能高达太阳质量的65倍(尽管合并可以形成更大的物质)。

据估计,银河系中恒星质量黑洞的数量高达1亿个,但它们并不容易被探测到,因为众所周知,黑洞不发光。

如果一颗恒星吞噬了经过的伴星或双星伴星的一些物质,我们可能偶尔会发现它的耀斑,因为这个过程会产生很多热量。否则,它们就一直处于休眠状态,看不见。到目前为止,我们只找到了大约20名候选人,还有一些候选人。

我们有几种方法可以探测休眠的恒星质量黑洞,其中一种方法不涉及黑洞本身,而是涉及伴星轨道上的任何恒星,这些恒星距离足够近,可以被引力束缚在黑洞上,但距离不够近,无法被吞噬。这些恒星会在太空中奇怪地移动,描述一个我们看不到的轨道。

这就是盖亚的用武之地。盖亚是一艘共享地球绕太阳轨道的航天器,自2013年以来一直在运行。它以迄今为止最高的精度绘制了银河系中恒星的三维位置和运动图。它凝视恒星的时间越长,测量结果就越精确。

盖亚的第四次数据发布预计不会在2025年底之前,但天文学家在检查数据时发现了Bp,这太令人兴奋了,无法坐视不管。

CNRS的天文学家Elisabetta Caffeu说:「由于这一发现的独特性,我们在即将发布的Gaia之前,根据初步数据发表了这篇论文。」。

艺术家对Bp系统的印象。(ESO/L.Cal?ada)

我们对该系统的了解是,这两个物体相距的距离约为地球和太阳距离的16倍,每11.6年绕一周。黑洞的质量约为32.7太阳质量。

相比之下,这颗恒星很小,质量只有太阳的76%,但几乎是太阳的五倍大。它的重元素含量非常低,这意味着它一定非常古老,因为恒星直到前几代恒星产生这些元素并将其喷射到宇宙中才将这些元素融入它们的形成中。

这颗恒星也没有显示出黑洞前体在成为超新星时一定喷出的物质污染的迹象,这表明两者在黑洞形成后在轨道舞蹈中走到了一起。

恒星的核心大到足以形成一个质量几乎是太阳33倍的黑洞,这很难解释。然而,模型表明,如果大质量的前恒星也具有低金属丰度,这是可以实现的。

希望这一发现代表了对未来的一个挑逗。研究人员预计在盖亚的第四次数据发布后会发现更多的黑洞。