在我们的“宇宙后院”中发现了离地球最近的黑洞

二元系统是如何形成的是一个谜。

艺术家对奇异恒星和黑洞对的印象。 (图片来源:国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine/M. Zamani)
艺术家对奇异恒星和黑洞对的印象。 (图片来源:国际双子座天文台/NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva/Spaceengine/M. Zamani)

天文学家发现了距离地球最近的已知黑洞,它的距离是之前的记录保持者的两倍。

这个名为 Gaia BH1 的时空奇点位于蛇夫座 1,566 光年外,质量大约是太阳的 10 倍。 研究人员在一份声明中说,它离我们的星球足够近,可以被认为是“在我们的宇宙后院”。

Gaia BH1 并不孤单。 它是具有类太阳恒星的双星系统的一部分,它的运行距离与地球绕太阳运行的距离大致相同。 该系统于 11 月 4 日发表在《皇家天文学会月刊》杂志上的一项研究中进行了描述,是银河系中首次观测到的此类系统。

“虽然有许多声称发现了这样的系统,但几乎所有这些发现随后都被驳斥了,”主要作者、马萨诸塞州哈佛-史密森天体物理中心和马克斯普朗克天文学研究所的天体物理学家 Kareem El-Badry德国在声明中说。 “这是在我们银河系中围绕恒星质量黑洞的宽轨道上首次明确检测到一颗类似太阳的恒星。”

黑洞最初是质量大约是太阳质量的 5 到 10 倍的大恒星。随着较大的恒星接近其生命的尽头,它们会在其燃烧的核心内融合越来越重的元素,例如硅或镁。但是一旦这种融合过程开始形成铁,这颗恒星就会被锁定在一条暴力自毁的道路上。

铁需要更多的能量来融合而不是释放,这颗恒星再也无法承受由其巨大质量产生的巨大引力。它在向自身塌陷之前向外爆炸,首先将其核心,然后将所有靠近它的物质打包成一个无限小尺寸和无限密度的点——一个奇点。在称为事件视界的边界之外,没有任何东西——甚至是光——都无法逃脱新黑洞的引力。

可以看到,黑洞是一个黑暗的心脏,周围环绕着一圈模糊、扭曲的光。这种光晕来自于从附近的恒星、行星和星云中慢慢剥离和切碎的物质。

但并非所有黑洞都在进食,在估计潜伏在银河系中的大约 1 亿个恒星质量黑洞中找到这些休眠的怪物需要一个精心设计的策略。

为了将附近的黑洞归零,研究人员求助于欧洲航天局的盖亚航天器,该航天器一直在绘制银河系大约 20 亿颗恒星的位置和运动地图。通过仔细研究盖亚的数据,天文学家发现了一颗似乎有明显摆动的恒星——在其通常平滑的轨道上出现轻微的跛行。研究人员怀疑神秘的摆动来自黑洞的无形牵引。

为了证实这一点,科学家们转向地面望远镜,如智利的 Magellan Clay 和 MPG/ESO 以及夏威夷的 Gemini North 和 Keck 1。 详细的观察表明,一个巨大的、看不见的物体确实在猛拉这颗恒星。

“我们的双子座后续观测毫无疑问地证实了该双星包含一颗正常的恒星和至少一个休眠的黑洞,”El-Badry 说。

这个系统也很有趣,因为黑洞可能起源于一颗质量比我们的太阳大 20 倍的恒星。 通常,这些庞然大物在生命的尽头会向外膨胀,吞噬其路径上的一切,然后向内塌缩形成黑洞。

根据研究人员的说法,这个过程应该已经吞噬了黑洞的伴星,或者至少将其拉入了一个更紧密的轨道,但它仍然神秘地完好无损,并且在相当远的距离内运行。 找出这是如何发生的,是天文学家的下一个挑战。

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