一個小的黑洞它只是閒逛,靜靜地做自己的事,已經在銀河系之外被發現了。
研究小組表示,這標誌著我們第一次能夠最終探測和識別出不在我們銀河系範圍內的不活躍黑洞。
雖然有類似的發現去年宣布的,其真實身分的證據留下了一些值得懷疑的空間。 作者認為,這項新發現是一個可靠的賭注。
誠然,該物體距離銀河系並不遠,坐落在一個名為大麥哲倫星雲的衛星星系內。 但這項發現可以幫助我們找到更多這樣的東西黑洞未來,並對我們對黑洞形成的理解產生影響。
該報告背後的團隊顯然感到興奮,尤其是因為他們因對先前休眠黑洞的發現提出質疑而享有懷疑的聲譽。
“我們的團隊第一次聚在一起報告黑洞的發現,而不是拒絕一個黑洞的發現,”天文學家托默·謝納爾說荷蘭阿姆斯特丹大學學士。
“我們發現了‘大海撈針’。”
黑洞是狡猾的小野獸。 它們的極端密度會產生極端的引力場,這意味著即使是穿過真空的光(宇宙中速度最快的物體)也無法達到逃逸速度。
這意味著它們籠罩在黑暗中,不發出我們可以察覺的光。 例外是當它們主動「進食」或累積物質時。 這是一個混亂的過程,會產生來自黑洞周圍的 X 射線輻射的明顯特徵。
不活躍或靜止的黑洞或多或少是看不見的。 但討厭的重力可能會暴露它……如果你知道如何觀察的話。 如果一個恆星質量的黑洞與另一顆恆星位於雙星系統中,則伴星的軌道運動會圍繞著看似空曠的空間旋轉可以表明黑洞的存在。
不過,並非所有暗質量都是黑洞。 其他天文學家以前也曾被愚弄過,最著名的例子就是被吹捧為「黑洞」的黑洞。迄今發現的距地球最近的。 罪魁禍首可能是一個小而昏暗的同伴,其光線無法被識別,這意味著任何選擇都不能被忽視。
謝納爾和他的團隊成員,包括哈佛和史密森天文物理中心的天文學家卡里姆·埃爾-巴德里和歐洲南方天文台的朱莉婭·博登施泰納,都是其中之一煞費苦心地揭穿這些發現。 但這並不意味著他們認為這樣的黑洞不存在。 只是證據需要無懈可擊。
“兩年多來,我們一直在尋找這樣的黑洞雙星系統,”博登施泰納解釋說。
他們搜尋的重點是狼蛛星雲在大麥哲倫星雲中,這是一個恆星孕育所,在那裡可以找到年輕的、極大質量的恆星。 研究人員詳細研究了大約 1000 顆年輕的大質量恆星,尋找雙星軌道的明顯擺動。
當任何兩個物體彼此繞軌道運行時,它們都會圍繞著一個稱為重心的共同重心旋轉。 對於像地球和太陽這樣的系統,重心距離太陽中心足夠近,以至於從很遠的距離都很難看到恆星繞其運動。 如果地球質量較大,太陽圍繞重心的旋轉就會更容易被偵測到。
我們可以在物體的光譜中檢測到這種擺動運動或徑向速度,因為它延伸成遠離我們的較長(較紅)波長,並壓縮成靠近我們的較短(較藍)波長。
研究小組在樣本中搜尋了這些光譜變化,並得到了結果——出現了巨大的藍白色O型這顆恆星的質量是太陽的25倍,距離我們大約16萬光年。 當他們計算出可能引起觀測到的擺動的物體的質量時,他們發現該伴星的質量約為太陽質量的 9 倍。 在這個質量下,黑洞的事件視界大約是27公里(17 英哩)。
然而,它是看不見的。 中子星的質量上限約為太陽的 2.3 倍,因此排除了這些。 使用該團隊的技術來檢測來自微弱伴星的光,並根據觀測到的質量對來自微弱伴星的預期光進行建模,排除了樣本中其他擺動的恆星。
所有其他解釋都不符合觀察數據。
“當托默讓我仔細檢查他的發現時,我心存疑慮,”埃爾-巴德里說。 “但我找不到不涉及黑洞的數據的合理解釋。”
這個名為 VFTS 243 的雙星系統可能蘊藏著有關黑洞如何形成的重要線索。 科學家認為,存在多種情況。 第一個是巨大的超新星,其中一顆不穩定的恆星爆發,將其外部物質爆炸到太空中,而核心則塌縮成一個黑洞,誕生於火焰和憤怒。
第二種是直接塌陷,一顆垂死的恆星不再受到原子聚變提供的向外壓力的支撐,只是……自身塌陷,不是一聲巨響,而是一聲安靜的轟鳴聲。
「VFTS 243 中形成黑洞的恆星似乎已經完全塌陷,沒有任何先前爆炸的跡象,」謝納爾說。 「這種『直接塌縮』情景的證據最近不斷出現,但我們的研究可以說提供了最直接的跡象之一。這對宇宙中黑洞合併的起源具有巨大的影響。”
當然,在仔細研究了許多其他黑洞發現後,團隊現在邀請其他天文學家來仔細研究他們的發現。 公平就是公平。
該研究發表於自然天文學。