歐洲南部天文臺的天文學家發(fā)現(xiàn)了一個黑洞

歐洲南部天文臺(ESO)的天文學家發(fā)現(xiàn)了一個黑洞，這是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最靠近地球的黑洞，距離我們只有1000光年，近到肉眼可見。

這一黑洞屬于被稱為HR 6819的三星系統(tǒng)的一部分，歐洲南部天文臺的科學家認為，其它此類三星系統(tǒng)中也可能一樣藏有黑洞，這些黑洞以前并不是科學家們搜索的優(yōu)先目標。

該研究已發(fā)表在《天文學與天體物理學》雜志上。

科學家們認為，宇宙中的黑洞比我們迄今發(fā)現(xiàn)的要多得多。考慮到我們的宇宙年齡，其中可能存在著數(shù)億個黑洞。

由于無法直接觀察到這些黑洞，我們只能通過它們對周圍物質的影響來推斷它們的存在。例如，黑洞的引力效應會影響附近恒星的軌道，另外，墜入黑洞的物質會形成圍繞著黑洞快速運動的熱氣吸積盤，并發(fā)射出強烈的X射線。或是一顆不幸的恒星太靠近黑洞被撕裂，落入黑洞的殘余物質也會加速并升溫，向太空發(fā)射X射線。

但是大多數(shù)黑洞實際上很安靜，因此很難被檢測到。這一最新發(fā)現(xiàn)至少提供了有用的線索，告訴人們真正的黑洞可能隱藏在何處。

該論文的合著者、科學家Thomas Rivinius表示：“人們不可能有足夠的時間利用望遠鏡對所有物體進行徹底的搜索，我們需要采取的是分階段搜索的方法，幫助科學家識別值得搜尋的物體，精簡名單，然后再對留在名單上的物體進行仔細的檢查。知道到底要尋找什么可以幫助我們更好地找到它們。”

歐洲南部天文臺研究團隊一直在研究雙星系統(tǒng)，由于HR 6819似乎就是這樣的系統(tǒng)，所以它被列入了觀察對象之一，但是在審查數(shù)據(jù)時，天文學家意外發(fā)現(xiàn)了系統(tǒng)中存在的第三個物體，也就是此前未曾發(fā)現(xiàn)的黑洞。

在三星系統(tǒng)中，兩顆恒星彼此環(huán)繞運行，而第三顆恒星則以更遠的距離環(huán)繞著雙星。這確保了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，因為如果內部軌道和外部軌道的大小相同，則其中一顆恒星最終會從系統(tǒng)中彈出。

對于HR 6819，兩個可見恒星中的一個每四十天會繞一個看不見的物體轉一圈，而另一個可見恒星則在更遠的軌道運行。

通過研究這對恒星的軌道，研究小組能夠推斷出黑洞的存在并計算黑洞的質量。Thomas Rivinius表示：“一個質量至少是太陽的四倍的不可見物體只能是一個黑洞。”

Thomas Rivinius表示：“我們曾經(jīng)相信單星是最常見的。實際上，至少對于真正的大質量恒星來說，單星可能是最稀有的。那是因為一顆恒星的質量越大，就越不可能單獨存在。實際上，即使是單個大質量恒星也可能是被“破壞”的多顆恒星系統(tǒng)的幸存者，或者有一些是我們無法檢測到的暗伴星。”

像HR 6819這樣的三星系統(tǒng)不那么普遍，但也并非極為罕見。物理學家目前認為，產(chǎn)生黑洞的超新星實際上會破壞其多重的結構。但Rivinius認為，如果有大量的多重結構在超新星中幸存下來，這將改變統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

Rivinius認為：“如果這樣的系統(tǒng)恰好在地球附近，那么它在銀河系的其他區(qū)域也很可能很常見。”

他的計算表明，可能有2500個這樣的系統(tǒng)。這并不能消除我們發(fā)現(xiàn)的黑洞與天文學家認為可能存在的黑洞的數(shù)字之間存在著的巨大差異。

他補充說：“考慮到此前我們還不知道有這樣三星系統(tǒng)的存在，因此這次的發(fā)現(xiàn)是相當大的一步。”

歐洲南部天文臺團隊已經(jīng)確定了可能是第二個具有黑洞的三星系統(tǒng)，盡管科學家需要更多的觀測數(shù)據(jù)才能確認這一點。

另一個重要的發(fā)現(xiàn)是，黑洞可能是三星系統(tǒng)的一部分。

天文學家提出這樣的三星系統(tǒng)可能是具有兩個黑洞的雙星系統(tǒng)的前身，也有可能是雙子星對與一個黑洞的組合。當這些雙星系統(tǒng)中的星星合并時，發(fā)生的激烈事件會產(chǎn)生引力波，而LIGO裝置可以探測到這種引力波。

Rivinius表示：“LIGO檢測的問題在于，對于一個正常的、孤獨的雙星系統(tǒng)中的兩個黑洞，彼此靠近需要花費很長時間，直到它們最終合并。實際上，這樣的合并過程甚至比宇宙存在的時間更長，如果這是唯一的機制，那么我們不應該看到像我們現(xiàn)在所見的如此多的合并事件。但如果黑洞本身靠得很近，那么，它們的合并速度就越快。”

這種機制被稱為Lidov-Kozai機制。當一個雙星系統(tǒng)中有圓形軌道，但這一軌道卻與外部軌道不在同一平面時，就會發(fā)生這種情況。這會使內部軌道變得更加“偏離中心”。

簡而言之，這意味著第三個星星可以幫助兩個內部的星星相互靠近。”

但是，HR6819三星系統(tǒng)不會出現(xiàn)這種情況。歐洲南部天文臺的科學家，也是論文的另一位合著者Dietrich Baade說：“HR 6819中的兩顆恒星質量不足以大到出現(xiàn)超新星爆炸并形成黑洞，因此，HR 6819將永遠不會具有兩個黑洞，也永遠不會引發(fā)引力波事件，但這一離我們最近的黑洞的確是很好的研究對象。”