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第101章 黑洞竟然还会睡觉?

前段儿一篇《科学家首次发现银河系外休眠黑洞》的新闻,很多人对其中的休眠黑洞比较感兴趣,那今天我们就来聊聊它。还记得以前我们介绍过的一种在星际空间中游荡的黑洞吗?对,就是流浪黑洞。

今年年初有篇论文,当时他还是预印本,上个月他已经发表在《天体物理期刊》上。在那篇论文中,研究人员介绍他们发现了一个距离我们五千光年的流浪黑洞。相较于普通的恒星级黑洞,这种流浪黑洞就可以看作是一种休眠黑洞。

通常认为,这种流浪黑洞在当初形成的时候,由于周围其他天体的引力作用,它被从原来所在的系统中甩了出去。从此,便开启了在星际空间中的流浪生活。野外生存,毕竟食物有限,所以对于黑洞这种干饭人来说,很快他便把周围能吃的全给吃了。

吃饱喝足又没网,那就只能去睡觉了,这就是休眠黑洞。不过这次发现的休眠黑洞和上次发现的流浪黑洞还不太一样。具体一会儿再详细说。平时观测到的那些黑洞,无论是星系中心的超大质量黑洞,还是恒星死亡后形成的恒星级黑洞,通常它们都是些正在进食中的黑洞,周围是吸积盘,并且在疯狂打转。

这些吸积盘就像是黑洞的餐盘,里面的物质就是黑洞的食物。这些物质随着旋转逐渐向中心黑洞跌落,此时它们将产生极高的温度。期间,引力势能会通过电磁辐射的形式释放出来。对于黑洞这种天体来说,其中X射线尤为明显。

所以通常定位黑洞,靠的就是对他吸积盘释放出的X射线的探测。对于食物匮乏的流浪黑洞来说,别说吃的了,连餐盘都没了。显然它也无法辐射出能让我们探测到的X射线,所以它就像隐身了一样潜伏在太空中很难被人察觉。

虽然我们无法通过电磁波的形式直接进行探测,但黑洞毕竟是有质量的。而且根据奥本海默极限,对于恒星坍缩形成的黑洞,它至少是几个太阳质量以上的大家伙。所以我们可以通过它产生的引力效应来探测。

比如上次的那个流浪黑洞,我们就是通过他对背景恒星产生的微引力透镜效应发现的。不像韦伯深场照片中直接被拉成弧形的天体,那就属于强引力透镜,需要有非常大的质量,比如星系团级别。

对于恒星级质量造成的微引力透镜效应则不会那么明显,它通常只会导致某个背景恒星的位置发生偏移或者亮度突然变化。由于银河系内有非常多的恒星,因此借助这种微引力透镜,我们在太阳系附近发现类似的休眠黑洞,相对来说还比较容易。

但是这次新闻里说的是,科学家首次在银河系外发现了这种休眠黑洞。我们知道银河系外的那些河外星系距离我们都十分遥远。就拿大麦哲伦星系来说,作为银河系的卫星星系,它离我们有16万光年。

相比之下,上次的流浪黑洞才几千光年远。这么远的距离,恒星级黑洞的引力本就有限,加上背景星还在它身后,比它更远。在这种情况下,微引力透镜这个工具就没那么好用了。

那这次休眠黑洞是如何发现的呢?看了在自然天文学上的这篇文章,原来这个黑洞除了秋眠外,还有更加神奇的地方。通过欧洲南方天文台的甚大望远镜数据,研究人员先是在大麦哲伦星系的蜘蛛星云中,发现了一颗奇怪的恒星。

通过三种不同方法,研究人员综合测算出,这是一颗25倍太阳质量左右的O型恒星。虽然O型星在主序星里边属于非常罕见的类型,但是由于这种恒星的质量大,亮度高,所以它比其他恒星更容易被看到。

我们从地球上看见的亮星,绝大多数都是O型星,这颗恒星奇怪在哪儿呢?通过对恒星轨道分析,研究人员发现它符合双星特征。可是在它旁边,我们并没有发现其他恒星。也就是说它似乎在和一个隐形的天体相互环绕。

研究人员将这个特殊的双星系统命名为VFTS243。大质量天体看不见,又不是恒星,那它只可能是简并态天体,比如白矮星、中子星,或者干脆就是黑洞。可问题是,这种双星系统中的致密天体通常都存在着吸积盘,所以会伴随着强烈的X射线。

可是在这里我们并没有看到相应的光谱。研究人员通过分析发现,这个隐形的天体总质量将近九倍太阳质量,远大于奥本海默极限,因此白矮星和中子星的可能性也进一步被排除。所以最后他们的结论是,这个隐藏的伴星只能是一个恒星级黑洞。

同时也能预料出,在未来不久那个25倍太阳质量的O型恒星将寿终正寝,并在演化末期也坍缩成一个黑洞。到时候它俩就会成为一个双黑洞系统,开始超级漫长的相互环绕过程,最终合二为一。

其实,单纯包含黑洞的双星系统并不罕见。比如,银河系内距离我们七千多光年的天鹅座X1,作为距离我们最近的黑洞之一,同时也是人类最先确认的黑洞天体,天鹅座X1是一个大质量的X射线双星。

它的高能X射线,就是双星中那个21倍太阳质量的黑洞的吸积盘案释放出来。那个与之共舞的大质量伴星,正在被黑洞一点点地蚕食。通常情况下,恒星级黑洞都会或多或少

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