天文學家發現最近地球的黑洞


天文學家利用國際雙子星天文台(Gemini Observatory),發現已知距離地球最近的黑洞。這是首次在銀河系中發現恆星級休眠黑洞。 它距離地球只有1566光年,為天文學家進一步了解雙星系統的演化提供了研究目標。

黑洞是宇宙中最極端的天體。所有大星系的中心可能都存在這些密度超乎想像的超級天體。恆星級黑洞質量大約是太陽質量的五到一百倍,它普遍存在於宇宙中,僅在銀河系就存在一億個這樣的黑洞。但至今只有少數幾個黑洞得到確認,且幾乎都處於活躍狀態,這意味著它們會吞噬附近的恆星、伴星,並發射X射線。而休眠的黑洞則沒有上述現象,它們會與周圍環境融為一體,因而也更難探測。

此次天文學家發現的至今距離地球最近的休眠黑洞名為蓋亞BH1(Gaia Black Hole 1),它的質量約是太陽的十倍,位於蛇夫座,距地球1566光年,僅為之前紀錄保持者,麒麟座X射線雙星與地球距離的三分之一。天文學家通過細緻觀測黑洞的伴星(一顆圍繞黑洞運行的類似太陽的恆星)的運動發現了蓋亞BH1。

美國哈佛-史密森天體物理學中心和德國馬克斯·普朗克天文研究所天體物理學家卡廉·艾-巴德里(Kareem El-Badry)表示:「以太陽系為例,把一個黑洞放在太陽的位置,把太陽放在地球的位置,就得到這個黑洞系統。雖然有很多人聲稱探測到了類似系統,但這些發現幾乎都受到質疑。因此這是首次在銀河系中明確探測到類太陽恆星圍繞恆星級黑洞運行。」過去四年,艾-巴德里等人一直在嘗試各種方法尋找休眠黑洞。

該團隊最初通過分析歐洲太空總署的蓋亞衛星數據,捕捉到一個由隱形大質量天體的重力引起的恆星微小不規則運動,從而確認該系統可能存在黑洞。為了更詳細探索該系統,艾-巴德里團隊借助美國國家科學基金會國家光學紅外天文研究實驗室運營的國際雙子星天文台位於夏威夷的廣域多目標光譜儀,測量伴星圍繞黑洞運行時的速度,並提供了它的軌道周期的精確測量數據,確定中心天體是一個質量大約是太陽質量十倍的黑洞。

僅憑目前的雙星系統演化模型,天文學家很難解釋蓋亞BH1系統的特殊結構是如何產生的。具體而言,後來成為黑洞的恆星的質量至少是太陽質量的二十倍,這就意味著它只存活了幾百萬年。如果這顆恆星和現在的伴星同時形成,那麼前者應該會變成一顆超巨星,在後者還沒變成如同太陽的恆星前,就會將其吞沒。但事實卻是後者存活了下來。

艾-巴德里認為,這顯示出天文學家目前對雙星系統中黑洞形成和演化的理解仍不充分,可能存在尚未被探索的休眠黑洞類型。

【圖:雙子星天文台;文:節錄自科學網頁;新聞資訊由林景明提供】研究全文刊登在2022年11月2日出版的英國《皇家天文學會月報》;標題是:A Sun-like star orbiting a black hole

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