最轻的黑洞还是最重的中子星？MeerKAT 发现银河系中一个神秘物体

一个国际天文学家团队在银河系中发现了一个新的未知物体，它比已知最重的中子星还要重，但同时比已知最轻的黑洞还要轻。

利用 MeerKAT 射电望远镜，来自曼彻斯特大学和德国马克斯·普朗克射电天文学研究所等多家机构的天文学家发现了一个物体在轨道上以快速旋转的毫秒为单位旋转。位于距我们约 40,000 光年的一个密集恒星群中，被称为球状星团。

使用时钟般的滴答声他们证明这个质量巨大的物体位于所谓的黑洞中差距。

这可能是人们梦寐以求的射电脉冲星-黑洞双星的首次发现；这一恒星配对可以为爱因斯坦广义相对论提供新的检验，并为黑洞研究打开大门。

结果是发布在期刊上科学。

英国项目负责人、曼彻斯特大学天体物理学教授本·斯塔普斯 (Ben Stappers) 表示：“伴星性质的任何一种可能性都令人兴奋。脉冲星-黑洞系统将成为测试引力理论的重要目标，而重中子星将为高密度核物理提供新的见解。”

中子星（死亡恒星的超致密残余）通常通过吞噬或与另一颗恒星相撞而获得过多质量，当它获得过多质量时，就会坍缩。它们坍缩后会变成什么样子引发了众多猜测，但人们相信它们可能会变成黑洞——引力如此强大，甚至连光都无法逃脱的物体。

天文学家认为，中子星坍缩所需的总质量是太阳质量的 2.2 倍。基于观测的理论告诉我们，这些恒星产生的最轻的黑洞要大得多，大约是太阳质量的五倍，从而产生了所谓的“黑洞质量缺口”。

位于这一质量间隙中的致密物体的性质尚不清楚，迄今为止，详细研究仍很困难。该物体的发现可能有助于最终理解这些物体。

斯塔普斯教授补充道：“极其灵敏的 MeerKAT 望远镜能够发现和研究这些物体，这是一个巨大的进步，让我们得以一窥平方公里阵列的可能性。”

该物体是在使用 MeerKAT 望远镜观察位于南天天鸽座的大型星团 NGC 1851 时发现的。

球状星团 NGC 1851 是一个密集的老恒星群，其密度比星系中其他恒星的密度大得多。这里的恒星非常拥挤，以至于恒星之间可以相互作用，扰乱轨道，在最极端的情况下甚至会发生碰撞。

作为国际瞬变和脉冲星与 MeerKAT (TRAPUM) 合作项目的一部分，天文学家认为，这是两颗恒星之间的一次碰撞据称，正是这一物质形成了现在围绕射电脉冲星运行的巨大物体。

研究小组探测到其中一颗恒星发出的微弱脉冲，确认它是一颗射电脉冲星——一种快速旋转并像宇宙灯塔一样向宇宙发射射电光束的中子星。

脉冲星每秒旋转超过 170 次，每次旋转都会产生有节奏的脉冲，就像时钟的滴答声一样。这些脉冲的滴答声非常有规律，通过观察滴答声时间的变化，使用一种称为脉冲星计时的技术，他们能够对其轨道运动进行极其精确的测量。

马克斯普朗克射电天文学研究所的 Ewan Barr 与他的同事 Arunima Dutta 领导了这项研究，他解释说：“想象一下，这就像能够将一个近乎完美的秒表放入围绕恒星运行的轨道上，距离恒星约 40,000 英里。然后能够以微秒的精度对这些轨道进行计时。”

规则的计时也使系统的位置测量变得非常精确，表明与脉冲星一起运行的物体不是普通恒星，而是一颗坍缩恒星的极其致密的残余物。观测还表明，伴星的质量同时大于任何已知的中子星，但小于任何已知的黑洞，使其恰好处于黑洞质量间隙中。

尽管研究小组无法确切地说他们是否发现了已知质量最大的中子星、已知最轻的黑洞，甚至是某种新的奇异恒星变体，但可以肯定的是，他们发现了一个独特的实验室，用于探索宇宙中最极端条件下物质的性质。

Arunima Dutta 总结道：“我们还没有完成这个系统。

“揭示伴星的真实本质将是我们理解恒星、黑洞以及可能潜伏在黑洞质量间隙中的任何其他物体。”