大海撈針 科學家在銀河系外發現首個恆星黑洞

【新唐人北京時間2022年07月19日訊】一個以推翻黑洞發現而聞名的國際專家團隊在大麥哲倫星系中發現了一個休眠的恆星黑洞,儘管幾乎每個星系中都有數十億個休眠黑洞,但這是在銀河系之外第一個被探測到的黑洞。

該項研究於週一(7月18日)發表在《自然·天文學》(Nature Astronomy)期刊上。荷蘭阿姆斯特丹大學(University of Amsterdam)的天體物理學家、這項新研究的第一作者謝納(Tomer Shenar)在一份聲明中形容這個發現是:「我們在大海中撈到了一根針。」

謝納和他的同事們在銀河系的衛星星系——大麥哲倫星系(Large Magellanic Cloud,LMC)的恆星形成區蜘蛛星雲(Tarantula Nebula)中發現了一個恆星黑洞,它的質量大約是太陽的9倍。

這個黑洞圍繞著一顆質量相當於25個太陽的藍巨星運行,兩者組成了一個雙星系統,這個雙星系統被命名為VFTS 243

該團隊一貫致力於反駁潛在黑洞的存在,而非確認它們,為此該團隊還贏得了「黑洞警察」(black hole police)的俏皮綽號,美國哈佛—史密森尼天體物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) 的研究員艾爾巴德利(Kareem El-Badry)被謝納稱為「黑洞破壞者」。

「這是第一次,我們的團隊聚在一起報告黑洞的發現,而不是駁回一個黑洞的發現。」謝納說。

「當謝納要求我仔細檢查他的發現時,我懷疑過」,艾爾巴德利說,「但是我無法為這些數據找到不涉及黑洞的一個合理解釋。」

恆星黑洞是在大質量恆星達到其生命終點並在其自身引力坍塌下形成的。在雙星系統,即兩顆恆星圍繞對方旋轉的系統中,一顆恆星在坍塌過程留下了一個黑洞,與一顆發光的伴星在軌道上運行。

如果黑洞不發出高水平的X射線輻射,那麼它就是「休眠」的,VFTS 243中的黑洞就是這種。然而研究小組發現,產生黑洞的恆星消失了,但沒有任何強大爆炸的跡象。

「在VFTS 243中形成黑洞的恆星似乎完全坍塌了,沒有發生大爆炸的跡象」,謝納說,「最近已經發現了這種『直接坍塌』情況的證據,但是我們的研究可以說是提供了一個最直接的顯示。這對宇宙中黑洞合併的起源有巨大的影響。」

該團隊仔細研究收集了六年的數據,科學家們用位於智利北部阿塔卡馬沙漠地區的歐洲南方天文台(ESO)的甚大望遠鏡(VLT)探測了大麥哲倫星系蜘蛛星雲區的1000顆大質量恆星。

「兩年多來,我們一直在尋找這樣的黑洞雙星系統」,德國歐空局的研究員、該研究的共同作者博登斯坦納(Julia Bodensteiner)說,「當我聽到VFTS 243時,我非常興奮,在我看來,它是迄今為止報告的最有說服力的候選者。」

儘管綽號「黑洞警察」,該團隊仍積極鼓勵審查,並希望他們的工作能夠推動發現其它圍繞大質量恆星運行的恆星黑洞,估計銀河系和麥哲倫星系中存在數千個黑洞。

「當然,我希望該領域的其他人仔細研究我們的分析,並嘗試製作替代模型」,艾爾巴德利說,「這是一個非常令人興奮的項目。」

(記者李昭希綜合報導/責任編輯:林清)

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