天文学重大发现 科学家首次观测到“黑洞三合体”

2024年10月25日科技
【新唐人北京时间2024年10月25日讯】美国一个天文学研究团队,在偶然的机会中发现了一个“黑洞三合体”(black hole triple)系统,打破了科学界关于宇宙黑洞都存在于双星系统(binary system)中的既有认知,为人类了解黑洞的形成和演化过程,提供了前所未有的新线索。
据科学网站“IFLScience”本周三(10月23日)的报导,美国麻省理工学院(MIT)和加州理工学院(Caltech)的物理学家组成的一个研究团队,不久前在《自然》(Nature)期刊发文,披露了一项新发现——他们首次观测到了“黑洞三合体”系统。这是一个令人惊叹的新发现。
过去,科学家们在宇宙中所观测到的黑洞,都是存在于双星系统(binary system)中,即一个黑洞总是与另一个天体(恒星、中子星或另一个黑洞)组成一个体系,它们互相环绕运行。
不过,这次科学家们意外观测到的三合体系统中,不仅包含一个中心黑洞和一个距离黑洞较近的恒星,还包括一颗距离黑洞非常遥远的另一颗恒星。这两颗恒星都在围绕着中心黑洞运转,只不过距离近的恒星每6.5天环绕中心黑洞运行一圈,而遥远的那颗恒星,围绕中心黑洞运行的公转周期长达7万年。
据报导,研究团队是在翻阅天文观测数据库 Aladin Lite 时偶然发现,银河系中距离地球约8000光年的天体V404 Cygni 竟然是“黑洞三合体”系统。
通常科学家们认为,黑洞是由垂死恒星的剧烈爆炸(即超新星爆发)形成的。按照既有的理论,黑洞在坍缩前释放的巨大能量,应该会将周围任何松散结合的天体都抛到极其遥远的地方,而不会出现远近两颗恒星都围绕中心黑洞运行的现象。
研究团队推测,这个黑洞可能并不是通常认为的那种在剧烈爆炸中形成的,而是较为“温和”的“直接坍缩”(direct collapse)形成的。因而在其形成过程中,不会产生剧烈的能量释放,让那颗遥远的恒星仍然可以保持着环绕这个黑洞运行的轨迹。
科学家们分析了过去十年盖亚(Gaia)卫星所观测到的恒星数据,发现内外两颗恒星的运动完全一致的可能性只有千万分之一。研究院人员还计算出,这个系统中的外层恒星与中心黑洞的距离,是地球与太阳距离的3500倍,但内外两颗恒星的运动轨迹一致,这让研究人员确信,这是一个“黑洞三合体”系统。
此外,外层恒星正处于演化成红巨星的阶段,根据恒星演化模型,研究人员推断,这个系统的年龄约为40亿年。
(责任编辑:何雅婷)