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首次发现银河系外的“休眠”黑洞,揭示了恒星死亡、黑洞形成和引力波的秘密
作者:k彩    发布于:2022-07-28 08:18:50    文字:【】【】【
摘要:阿尔伯特·爱因斯坦于1922年首次出版了他解释广义相对论的书籍,而广义相对论直接推导出了某些大质量恒星会终结为一个黑洞;一百年后,天文学家捕捉到了银河系中心黑洞的实际图像。在最近的一篇论文[2]中,一组天文学家描述了另一个令人兴奋的新发现:在银河系外观察到的第一个“休眠”黑洞。 休眠黑洞指的是不发射任何可探测光的黑洞,因此,它们很难被观测到。这一新发现令人兴奋,因为它提供了对黑
阿尔伯特·爱因斯坦于1922年首次出版了他解释广义相对论的书籍,而广义相对论直接推导出了某些大质量恒星会终结为一个黑洞;一百年后,天文学家捕捉到了银河系中心黑洞的实际图像。在最近的一篇论文[2]中,一组天文学家描述了另一个令人兴奋的新发现:在银河系外观察到的第一个“休眠”黑洞。 休眠黑洞指的是不发射任何可探测光的黑洞,因此,它们很难被观测到。这一新发现令人兴奋,因为它提供了对黑洞的形成和演化的新见解,这些信息对于理解引力波以及其他天文事件至关重要。 VFTS 243到底是什么? VFTS 243是一个双星系统,这意味着它由两个围绕共同质心运行的天体组成。第一个天体是一颗非常炽热的蓝色恒星,质量约为太阳的25倍,第二个天体则是一个黑洞,质量约为太阳的9倍。VFTS 243位于大麦哲伦星云(Large Magellanic Cloud)内的狼蛛星云(Tarantula Nebula),大麦哲伦星云是银河系的一个卫星星系,距离地球约163,000光年。 这段视频从银河系视图开始,一直放大到位于大麦哲伦星云中的VFTS 243。视频来源:欧洲南方天文台 VFTS 243中的黑洞被认为是休眠的,因为它不发射任何可探测的辐射,这与从黑洞中检测到强X射线的其他双星系统形成了鲜明对比。 这个黑洞的直径约为54公里,与比它大了近20万倍的炽热恒星相形见绌。两者都围绕一个共同的质心快速旋转。即使用上最强大的望远镜,这一系统从视觉上看似乎也只是一个蓝点。 寻找休眠黑洞 天文学家怀疑,在银河系和大麦哲伦星云中隐藏着数百个这样的带有不发射X射线黑洞的双星系统。当黑洞从它的伴星上剥离吸积物质(这一过程被称为“进食”)时,就是它最容易暴露的时候。 “进食”时,黑洞周围会产生一个由气体和尘埃组成的盘状结构,也就是吸积盘(accretion disk),当吸积盘中的物质向内落向黑洞时,摩擦作用会将吸积盘加热到数百万度,这些炽热的物质盘会发出大量的X射线。以这种方式探测到的第一个黑洞就是著名的天鹅座X-1系统(Cygnus X-1)。 左图是一张光学图像,展示了天鹅座X-1(图中用红框勾勒出的双星系统)。右图是一幅艺术概念图,展示了黑洞的外层从伴星吸走物质并形成吸积盘的样子。 X射线:美国航空航天局(NASA)/钱德拉X射线中心(CXC) 光学:数字化巡天(Digitized Sky Survey) 多年来,天文学家一直知道VFTS 243是一个双星系统,但并不清楚该系统究竟是由两颗星体组成还是一颗单星与一个黑洞之间的舞蹈。为了确定实际情况是哪一种,研究双星系统的团队使用了一种名为光谱解缠结(spectral disentangling)的技术。这种技术将来自VFTS 243的光分离为其组成波长,类似于白光进入三棱镜色散产生不同颜色的光时发生的情况。 这项分析表明,来自VFTS 243的光来自单一来源,而不是两颗独立的恒星。由于没有从恒星的伴星发出可探测到的辐射,唯一可能的结论就是双星中的第二个天体是一个黑洞,因此VFTS 243是我们在银河系外发现的第一个休眠黑洞。


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