西方万圣节前夕,天文学家宣布发现了目前已知距地球最近的黑洞。这个黑洞质量相当于10个太阳,而且正围绕着它自己的“太阳”运动。另外,它与恒星之间的距离同地球与太阳之间的距离相当。

不过,我们没必要为了这个位于蛇夫座的黑洞邻居而担心。虽然从宇宙学尺度上说,它算是在我们自家后院,但仍远在1600光年之外。目前已知离我们第二近的黑洞位于麒麟座,大概有3000光年远。

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距地球仅1600光年之遥的黑洞及其伴星的艺术想象图

星坍洞现

在此之前,天文学家已经在银河系中确认证出20个左右的黑洞。与它们相比,这个新黑洞除了离我们近之外,还有一个非常突出的特征:

它什么都没做,既没有把附近的恒星拖入自己的口中,也没有通过引力效应吞噬附近的一切。相反,这个黑洞就像是休眠了一样,静静地等待着。

根据爱因斯坦的广义相对论,黑洞是密度大到连光都无法逃逸的天体。这也让它们成宇宙中最吸引人、最猛烈的天文现象。黑洞“进食”的时候,会把气体、尘埃乃至相对较小的恒星拖入自己的永恒之门。

在这个过程中,黑洞的“食物”不断受到撕扯,温度上升至炽热状态。于是,此时的黑洞就成了宇宙中最明亮的天体。

几乎每个星系中心都有一个质量相当于几百万乃至几十亿个太阳的超大质量黑洞。到目前为止,天文学家还不能确定它们是怎么来的。

小质量黑洞的成因相对清晰:大质量恒星走到生命末期时坍缩而成。光在银河系内,就很有可能有数百万个黑洞。在双星系统中,如果其中一个恒星坍缩成了黑洞,那么它就会不断从伴星那里吸取气体,并在这个过程中释放X射线。这就是我们发现黑洞的主要途径。

那么,处于休眠状态的黑洞又要怎么发现呢?它们目前可没有四处劫掠、留下罪证啊。

洞睡星抖

在过去的4年里,哈佛-史密森天体物理研究中心天体物理学家卡里姆·艾尔巴德里(Kareem El-Badry)一直在寻找这些隐匿的恶魔,具体方式则是仔细审查欧洲空间局盖亚探测器发回的数据。

盖亚探测器的任务就是以极高的精度不断追踪、记录银河系中数以百万计恒星的位置、运动及其他特征。

艾尔巴德里博士及其团队之前发现了一颗几乎和太阳一模一样的恒星。关键是,这颗恒星在奇怪地抖动,似乎是受到了某个看不见的伴星的引力效应的影响。

为了深入考查这种现象的成因,研究人员使用了位于夏威夷冒纳凯阿火山(Mauna Kea)山顶的北双子望远镜,这架望远镜可以测量上述恒星抖动的速度和周期,从而确定伴星的相对质量。这和天文学家分析恒星抖动以寻找系外行星时用到的技巧是一样的,只不过这次寻找的天体要重得多。

北双子望远镜的观测结果以及后续计算都表明,这颗与太阳类似的恒星周围存在一个质量相当于10个太阳的黑洞。研究人员给他取名Gaia BH1。

艾尔巴德里表示:“拿太阳系作类比,把那个黑洞放在太阳所在的位置,再把那颗恒星放在地球所在的位置,你就得到了我们研究的这个天体系统。它是目前已知离我们最近的黑洞。这一发现也表明,双星系统中可能存在大量休眠黑洞。”

一些天文学家指出,此项新发现挑战了他们过去对这类双星系统演化方式的认知。

这个黑洞的前身一定是个质量相当于20个太阳的恒星。按照目前的主流理论,在恒星死亡阶段以及后续的黑洞形成阶段会经历超新星爆发等过程。这些过程都会严重扰乱双星系统中的另一颗较小的恒星。那么,为什么这颗恒星看上去那么正常?这样的双星系统是怎么形成的?这类休眠黑洞到底又有多少?科学家需要不断探索才能更靠近答案。

资料来源:

Astronomers Find a Black Hole in Our Cosmic Back Yard

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