“不可能”黑洞出现在银河系

新的黑洞探索方法刚刚带来了非常令人满意的结果。天文学家发现了一个质量约为太阳70倍的恒星黑洞。根据目前的恒星演化模型，这样的大小根本不可能，至少在银河系是如此。

艺术家对光子围绕黑洞旋转的印象。(尼科尔·富勒/国家科学基金会)

银河系中质量最高的恒星的化学成分表明，在恒星核心坍缩成黑洞之前，爆炸和强烈的恒星风将在它们生命的最后阶段带走它们的大部分质量。

黑洞质量范围内的巨大恒星有望在一种称为双稳态超新星的超新星中结束生命，这种超新星会完全摧毁恒星核。所以天文学家们绞尽脑汁想找出这个名为LB-1的黑洞是如何变成这样的。

中国国家天文台的天文学家刘继峰说:“根据大多数目前的恒星演化模型，银河系中不应该有这么大的黑洞。”

“LB-1的质量是我们想象的两倍。现在理论家们将不得不绞尽脑汁来解释它的形成。”

探测黑洞的方法非常聪明。

黑洞实际上是看不见的，除非它们积极地吸收物质，这一过程发射光谱中几个波长的光。它们不会释放任何我们能探测到的辐射——没有光，没有无线电波，没有x光，什么都没有。但这并不意味着我们真的无能为力。

早在1783年，英国自然科学家约翰·米切尔(第一个提出黑洞存在的人)就提出，如果在黑洞的轨道上有发光的东西，比如伴星，那么光就会被双星系统的共同重心所牵引，这样也许就能探测到黑洞。

这就是我们现在所说的径向速度法。这是发现和确认难以观测的系外行星存在的主要方法之一，因为它们对恒星有微小但可测量的引力影响。它也可以用来发现其他看不见的东西，比如黑洞。

刘继峰和他的同事使用中国的大面积多目标光纤光谱望远镜(LAMOST)搜寻这些不稳定的恒星，并发现了一个主要的序列蓝色巨人。

然而，西班牙的大加那利望远镜和美国的凯克天文台的后续观测揭示了科学家发现的惊人现象的本质。

艺术家对LB-1的印象(余静川，北京天文馆，2019)

这颗恒星大约有3500万年历史，质量是太阳的8倍。它每79天绕黑洞一周。研究人员称之为“惊人的圆形”轨道。

另一个探测到的质量范围相似的黑洞GW150914的质量约为62个太阳质量。它是由一对双星中的两个黑洞碰撞产生的。这是人类第一次直接探测引力波。尽管它不在银河系中，但它确实显示了一种黑洞形成的方式。

然而，新发现的LB-1仍然有它的双星搭档。一种可能性是，LB-1是由两个黑洞的碰撞形成的，这两个黑洞后来捕获了这颗恒星，但是它的伴星的圆形轨道成了一个问题。捕获将产生一个高度偏心的椭圆轨道。随着时间的推移，这个轨道趋于平滑，但它需要比恒星年龄更长的时间。

然而，另一种可能性是退回到超新星，在超新星中，从垂死恒星喷射出的物质立即落入超新星，从而直接形成黑洞。在某些条件下，这在理论上是可能的，但没有直接的证据证明这一点。

研究人员在论文中指出，也许LB-1可能是直接证据。

不管它是如何形成的，LB-1突然成为银河系中最有趣的物体之一，并且可能会有一系列后续的观察。

“这一发现迫使我们重新研究恒星质量黑洞形成的模型，”大卫·雷兹说，他是佛罗里达大学激光干涉引力波天文台(LIGO)的主任，他没有参与这项研究。

“在过去的四年里，这个显著的结果，加上LIGO处女座团队探测到的两个黑洞的碰撞，真正表明了我们对黑洞天体物理学认识的复兴。”

作者:MICHELLE STARR

FY: Thom

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