不可思议,离奇黑洞质量重达70个太阳!
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重量级:LB-1的艺术想象图,显示了气体从蓝色伴星被吸极到恒星黑洞之上。 图片来源:俞京川 北京天文馆 2019年
在银河系中发现了一个绕着一颗恒星运行的具有70倍太阳质量的超凡黑洞。该天体是迄今为止在我们的星系中发现的最重的恒星质量黑洞。它的存在让天文科学家们感到十分困惑,因为这种质量大小黑洞在银河系中理应不存在。
图解:大麦哲伦云面前的黑洞(中心)的模拟视图。请注意引力透镜效应,从而产生两个放大,以星云最高处扭曲的视野。银河系星盘出现在顶部,扭曲成一个弧形。
黑洞是由大质量恒星的引力坍缩形成的,很难被观测得到,因为就连光也无法逃脱它们强大的引力。因此,天文学家们只能通过观测黑洞对其周围环境的影响来试图“观察”黑洞。这对于一些超大质量的黑洞来说,是相当容易做到的,这些黑洞重达数百万或者数十亿个太阳,点亮了星系的中心包括我们银河系。
图解:艺术家笔下的黑洞。
而更难观测得到的是恒星质量黑洞,它们的质量为太阳的几十倍。自2015年以来,激光干涉引力波天文台(简称:LIGO), 和欧洲的 处女座 天文台的引力波探测器探测到了几个恒星质量黑洞的合并,这表明了至少70-80倍太阳质量的恒星质量黑洞很久之前就存在于遥远的星系之中。
气体“吞噬”器
通过寻找黑洞吸入其附近星体的气体时发射出来的X射线,天文学家们已经在银河系中我们地球家园的附近发现了几个黑洞。尽管据估计银河系中有一亿个质量与恒星相近的黑洞,但是仅有大约二十几个通过探测其发射出的X射线确定了位置。这表明了大部分的黑洞并不会从其附近的星体吸收气体,也就不会发射出X射线。这些黑洞的质量都小于30个太阳的质量。
图解:质量达太阳10倍的黑洞之电脑模拟图
一个国际合作的天文学家团队已经利用位于中国的郭守敬望远镜(LAMOST)探测到了一个处于双星系统中具有恒星级黑洞对其周围星体的影响作用,这个双星系统位于银河系中,离我们有15,000光年,并且已经被命名为LB-1。
当黑洞和它附近的一个星体互相绕着对方运行的过程中,星体的径向速度会产生周期性变化,通过探测这种周期性变化,我们可以确认其是否是黑洞。每79天,这个星体会向朝着地球的方向加速,然后加速远离地球。这可以被探测到,这是恒星光的多普勒频移现象。通过从多个方面研究从这个星体发射出来的光,这个团队可以推测,这个黑洞大约有八个太阳的质量。
“离奇的”质量
这个团队还观察到了一个环绕着黑洞的“氢气环”发出的光,这使得他们可以追踪黑洞本身的运动路径。将这些信息整合到一起,天文学家们计算出这个黑洞等同于70个太阳的质量,这一结果让他们都觉得惊讶。
这个团队由中国科学院国家天文台研究员刘继峰带领。他解释为什么他对这个结果感到不可思议:“依据目前大部分的恒星演化的模型,如此大质量的黑洞不应该出现在我们的银河系里。”
里程碑式发现:天文学家们揭开了黑洞的神秘面纱(史上第一张黑洞照片)
刘继峰研究员还补充道:“我们认为,当具有我们星系典型化学成分的超巨大星体到达'生命的终点'时,必然会产生强大的恒星风,并带走大部分的气体。因此,它们不应该留下质量如此之大的“遗迹”(黑洞)。”
“LB-1的质量是我们认为的可能质量的两倍,”刘继峰研究员补充说,“现在理论学家们不得不接下这一挑战
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