与该星系中心的超大质量黑洞相比,这个黑洞很小,但按照其他标准,它却大得令人震惊。
新发现的一个黑洞的质量是太阳的 33 倍。这大大超过了我们银河系中恒星黑洞的先前记录(约为 20 个太阳质量),并帮助证实了有关这种质量的物体如何形成的理论。
最伟大的明星们以如下方式结束自己的生命这些恒星在剧烈爆炸后会产生黑洞。这些黑洞的质量比它们起源的恒星要小得多,因为在它们的一生中以及在超新星事件中,它们被抛射出了很多东西。
毫无疑问,我们的星系中潜伏着许多这样的黑洞,我们几乎没有机会发现它们。幸运的是,大部分爆炸的恒星在它们存在时都是双星系统的一部分,有时甚至是更大的星系群的一部分。一些伴星被超新星的力量抛出星系,独自在星系中游荡,但那些质量更大或距离更远的恒星幸存下来并绕着星系运行,提醒我们它的存在。
当观察到恒星有规律地摆动时,这意味着有其他物体的引力正在影响它们。有时这可能是我们看不见的较暗的恒星——甚至是行星——但在一项新发现中,这是不可能的。导致恒星 2MASS J19391872+1455542 形成 11.6 年周期的圆的物体的质量是最大行星的数千倍。如果它是一颗恒星,它会非常明亮,我们可能用肉眼就能看到它。
这么大的隐形物体肯定是黑洞?比这是我们星系此前已知的最大的爆炸残留物。
Gaia BH3与我们之前发现的最大的恒星黑洞相比,是一个典型的例子。黑洞的质量与其半径成正比,而不是体积。
图片来源:ESO/M。 科恩梅塞尔
这一发现是通过梳理盖亚望远镜的数据得出的,该望远镜以惊人的精度跟踪恒星的运动。这是第三次此类搜索导致这样的发现,因此该物体被称为盖亚 BH3。除了巨大的质量外,盖亚 BH3 的直径为 2,000位于天鹰座内,虽然距离不太远,但如果把银河系比作一座大城市,那么这里就是它的郊区。
巴黎天文台的帕斯夸莱·帕努佐在一篇论文中说:“没人会想到会在附近发现一个迄今为止未被发现的高质量黑洞。”陈述“这是你在研究生涯中一次就能做出的发现。”
仅凭盖亚的观测可能还有其他原因,但一个大型国际团队使用欧洲南方天文台的甚大望远镜(VLT)证实了测量结果并揭示了更多信息。
我们可能认为,如果我们自己的星系中没有这样的物体,我们就不会知道它们在其他地方的存在。令人惊讶的是,这是错误的。已经提醒我们,在数十亿光年之外,存在着更大的恒星黑洞。然而,由于这种情况只有在两个相互轨道衰减的物体相撞时才会发生,所以这种情况很少发生,我们只知道少数几个例子,而且都是在很远的地方。
天文学家对这种超出预期的大型黑洞的工作假设是,它们来自金属含量极低的恒星:这些恒星几乎完全由大爆炸产生的氢和氦形成。这样的恒星有可能比现代宇宙中的要少。它们也被认为通过恒星风,将该质量保留到黑洞形成为止。
这个想法很有道理,但我们无法用引力波探测到的黑洞来证明这一点。盖亚 BH3 改变了这一现状。双星系统中的恒星通常具有相似的成分,除了极少数它们没有一起形成的情况,或者更常见的情况,即一颗恒星吞噬了一颗足够大的行星,从而显著增加其金属含量。
伊丽莎白·卡法博士及其合著者利用 VLT 的紫外和可视梯级光谱仪证实,J19391872+1455542 确实非常缺乏金属,因此成为盖亚 BH3 的恒星很可能也是如此。J19391872+1455542 是一颗非常古老的恒星,正如我们所预料的那样,它是如此缺乏金属,尽管它的质量是太阳的四分之三,但它已经开始变成红巨星的过程。
对盖亚BH3的全面分析至少要到2025年底才能完成,但负责这一发现的团队希望让其他天文学家有机会亲自观察,从而最大限度地获得更多的学习机会。
该发现以开放获取形式发表在期刊上天文学和天体物理学。