世界不思議

科學家們突然發現了一個在銀河系中無可能存在的黑洞

可喜可賀,一種新的黑洞搜索方法應用於探索後,現在有了成果。天文學家發現了一個恆星質量的黑洞,其質量大約是太陽的70倍,但是根據目前的恆星演化模型,至少在銀河系中,它的大小是不可能的。

對光子圍繞黑洞旋轉的藝術構想。(尼科爾R.富勒/美國國家科學基金會)
銀河系最大質量恆星的化學成分錶明,在恆星核心坍縮成黑洞之前,它們在生命的最後階段通過爆炸和強大的恆星風失去了大部分質量。質量範圍內能夠產生黑洞的巨大恆星有可能在所謂的雙不穩定超新星中結束它們的生命,這種超新星將會徹底毀滅恆星核心。因此,天文學家們絞盡腦汁試圖弄清楚這個黑洞——名為LB-1——是如何變得如此巨大的。中國國家天文台的天文學家劉繼峰說:“根據目前大多數恆星演化模型,如此大質量的黑洞根本不應該存在於我們的星系中。”“LB-1的質量是我們想像中的兩倍。現在理論家們將接受探究它是如何形成的挑戰。”探索黑洞的方式非常巧妙。黑洞,如果它們不是活躍的增生物質,那麼在光譜中幾個波長發光的過程,實際上是看不見的。它們不會釋放出任何我們能探測到的輻射——沒有光,沒有無線電波,沒有x光,什麼都沒有。但這並不意味著我們並沒有任何檢測的方法。

圖源:tech早在1783年,英國自然科學家約翰·林可唯(第一個提出黑洞存在的人)就提出,如果黑洞被一些發出光的物體(如伴星)圍繞著軌道運行,那麼黑洞可能是可探測的,這些物體會繞著由此產生的雙星系統的共同重心旋轉。
這就是現在所知的徑向速度法,這是我們尋找和確認難以觀測的系外行星存在的主要方法之一,因為系外行星會對恆星產生微小的引力影響。它也被用來​​尋找其它不可見的物體——黑洞。

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圖源:workcn劉和他的同事在中國使用大天空區域多目標光纖光譜望遠鏡(LAMOST)搜尋這些不穩定的恆星,並找到了一顆主要序列的藍色巨星。但是,通過使用西班牙強大的大加那利望遠鏡和美國的凱克天文台的後續觀測,科學家們有了驚人的發現。

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LB-1的藝術構想(於景川2019年作於北京天文台)這顆恆星大約有3500萬年歷史,其質量約為太陽的八倍,每79天圍繞黑洞運行一次,研究人員稱其運行軌道為“神奇的圓形”。已經探測到了另一個質量範圍相似的黑洞,其質量約為太陽質量的62倍——它是由一對雙星中的兩個黑洞碰撞產生的——這是人類首次直接探測到的引力波。它不是銀河系中的黑洞,但它證明瞭如此大質量的黑洞可能形成的方式。

圖源:sohu但是新發現的LB-1仍然有它的雙星伴星。一種情況可能是,LB-1是由兩個黑洞碰撞形成的,後來捕獲了這顆恆星——但是伴星的圓形軌道的存在又是一個疑問。一次捕獲會產生一個高度偏心的橢圓軌道。時間可以使這個軌道變得平滑,但它需要的時間比這顆恆星的年齡還要長。

圖源:workcn然而,一種可能性是,它可能是後備超新星,垂死恆星噴射出的物質會立即落回到其中,導致黑洞的直接形成.這是在某些條件下的可能理論,但是目前還沒有直接的證據。研究人員在論文中指出,也許LB-1可能就是直接的證據。“它是如何形成的”這個疑惑,使LB-1突然變成了銀河系中最吸引目光的物體之一,接下來可能會有一連串的後續觀測。“這一發現使黑洞形成理論有望得到革新,”大衛·賴茲說,他是佛羅裡達大學的激光干涉引力波天文台的領導人,他並沒有參與這項研究。“這一引人注目的結果,加上過去四年中美國激光干涉引力波天文台(LIGO)及歐洲室女座引力波天文台(Virgo)對雙星黑洞碰撞的探測,確實表明我們對黑洞天體物理學的理解有所復興。”作者: MICHELLE STARRFY: 句號獸

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