天文学家发现了一个“休眠”黑洞

日前，美乔治亚州立大学物理学与天文学学术人员Idan Ginsburg刊文称：谈到黑洞研究领域，似乎总是有一些新的和令人兴奋的事情发生。1922年，阿尔伯特·爱因斯坦首次出版了解释广义相对论的书--其中假设了黑洞。

现在，一百年后，天文学家捕捉到了银河系中心的黑洞的实际图像。在最近的一篇论文中，一个天文学家小组描述了另一个令人兴奋的新发现：在银河系外观察到的第一个“休眠”黑洞。

我是一名天体物理学家，近二十年来一直在研究黑洞--宇宙中密度最大的天体。不发出任何可探测的光的黑洞被称为休眠黑洞。它们是出了名得难以发现的。这个新发现特别令人激动，因为它提供了对黑洞形成和演变的洞察力。这些信息对于理解引力波以及其他天文事件至关重要。

VFTS 243究竟是什么？

VFTS 243是一个双星系统，这意味着它是由两个围绕共同质量中心运行的天体组成。第一个天体是一颗非常热的蓝色恒星，质量是太阳的25倍，第二个天体则是一个质量比太阳大8倍的黑洞。VFTS 243位于大麦哲伦星云中的塔兰图拉星云，这是银河系的一个卫星星系，距离地球约16.3万光年。

VFTS 243中的黑洞被认为是休眠的，因为它没有发出任何可探测的辐射。这跟其他双星系统形成了鲜明的对比，在这些双星系统中，可以检测到黑洞发出的强烈的X射线。

黑洞的直径约为33英里（54公里），跟比它大20万倍的高能星相比它显得相形见绌。两者都围绕一个共同的质心快速旋转。即使在最强大的望远镜下，这个系统在视觉上看起来也是一个单一的蓝点。

寻找休眠的黑洞

天文学家怀疑，在银河系和大麦哲伦星系中隐藏着数百个这样的双星系统，其中的黑洞不会发出X射线。当黑洞从一颗伴星上剥离物质时最容易被发现，这个过程被称为“进食”。

进食会产生一个围绕着黑洞的气体和尘埃盘。当盘中的物质向黑洞落下时，摩擦将吸积盘加热到数百万度。这些热的物质盘发出了大量的X射线。第一个以这种方式被探测到的黑洞是著名的天鹅座X-1系统。

多年来，天文学家已经知道VFTS 243是一个双星系统，但该系统到底是一对恒星还是一颗恒星和一个黑洞之间的舞蹈还不清楚。为了确定哪个是真的，研究该双星的研究小组使用了一种叫做光谱分解的技术。这种技术将来自VFTS 243的光分离成其组成波长，这类似于白光进入棱镜后产生的不同颜色。

这项分析显示，来自VFTS 243的光是来自一个单一的来源而非两颗独立的恒星。由于没有探测到来自该恒星同伴的辐射，唯一可能的结论是，双星中的第二个体是一个黑洞，因此是在银河系外发现的第一个休眠黑洞。

为什么VFTS 243非常重要？

大多数质量小于100个太阳的黑洞都是由一颗大质量恒星坍缩形成。当这种情况发生时，往往会有一个巨大的爆炸，被称为超新星。

VFTS 243系统中的黑洞跟恒星处于一个圆形的轨道上，这一事实有力地证明了没有发生超新星爆炸，否则可能会将黑洞踢出系统--或至少是破坏轨道。相反，前身星似乎直接坍缩形成了黑洞而没有爆炸。

VFTS 243系统中的巨大恒星只能再活500万年--在天文时间尺度上只是一眨眼的功夫。这颗恒星的死亡应该会导致另一个黑洞的形成从而将VFTS 243系统转变为一个黑洞双星。

迄今为止，天文学家已经探测到了近100个双体黑洞合并并在时空中产生涟漪的事件。但这些双体黑洞系统是如何形成的仍是个未知数，这就是为什么VFTS 243和类似的尚未发现的系统对未来的研究如此重要。也许大自然是有幽默感的--因为黑洞是存在的最黑暗的物体\不发光但它们却照亮了我们对宇宙的基本认识。

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