每个星系除了拥有一个坐镇中央的超大质量黑洞外,据估计应该还含有数百万个恒星黑洞,只不过恒星黑洞引力小、非常安静,所以很难发现。现在,一组天文团队可能利用新方法找到了迄今为止质量最小的黑洞,仅太阳质量的 3.3 倍。若研究属实,未来我们将能利用此法有效找出躲在黑暗的大量恒星黑洞。
黑洞依据质量大小,可分类为超大质量黑洞、中介质量黑洞、恒星黑洞和微型黑洞,不过目前已有证据证实存在的类型,仅超大质量黑洞与恒星黑洞 2 种,前者位于每个星系的中心,质量达太阳数百万~数百亿倍,由于引力极其巨大,稍有动静就会泄露行踪,所以最容易被发现。
恒星黑洞的质量则约太阳质量 5~数十倍,通常在联星系统中或透过双黑洞并合事件曝光:联星可透过可见光、联星光谱或联星天体动力学发现,如果联星系统由 1 颗恒星与 1 个黑洞构成、加上恒星黑洞与伴星足够靠近,则黑洞会逐年虹吸伴星的物质,并在吞噬气体时产生大量 X 射线辐射,从而被天文学家找到蛛丝马迹。
此外黑洞也会碰撞合并,自从 2017 年 LIGO 首次侦测到重力波、确认宇宙中有双黑洞并合事件后,现在天文学家开始能透过侦测重力波来寻找更多相撞的恒星黑洞,并且发现恒星黑洞的质量可达太阳质量数十倍。
然而上述都依然靠着黑洞与其他物体的相互作用寻找。现在,一组天文团队可能首次大海捞针般,直接搜出一个昏暗、低质量的恒星黑洞!
新方法简单有效
研究人员首先分析 APOGEE 计划中逾 10 万颗恒星的红移、蓝移现象,从中挑出 200 颗恒星接着与 ASAS-SN 计划的数据结合,后者分析了数百万颗恒星随时间变化的亮度;新研究主要作者、俄亥俄州立大学天文学家 Todd Thompson 表示,假如联星系统中的恒星波长出现从蓝移到红移的变化,就表明系统另一颗天体可能是黑洞。
最后,团队抓出了 2MASS J05215658 + 4359220 联星系统,包含 1 颗拥有极端多普勒效应的红巨星,它绕着另一个天体运行,但是根据计算,这颗天体质量比银河系中已知的黑洞小、比大多数中子星还大;加入盖亚卫星、TRES(Tillinghast Reflector Echelle Spectrograph)光谱仪等更多数据计算后,团队意识到:这很可能是一个低质量恒星黑洞。
在多数模型中,垂死的大质量恒星爆炸后不是变成中子星、就是变成质量通常比太阳大 5 倍以上的恒星黑洞,过去,我们已知最小的黑洞质量为太阳质量 3.8 倍。然而 2MASS J05215658 + 4359220 联星系统中的黑洞打破了纪录,质量仅约太阳质量的 3.3 倍;假如研究确认属实,那么该团队不只找到了一种搜索全新类型恒星黑洞的方法,还找出了迄今为止最小的黑洞,同时再划清恒星黑洞与中子星的质量分界线。
新论文发表在《科学》(Science)期刊。
- Scientists Just Found a ‘Needle in the Haystack’ Black Hole Once Hidden From View
- Astronomers find a small black hole. Or a giant neutron star.
- Scientists may just have discovered a new class of black holes
- A new type of black hole has been discovered and it may be the smallest ever, astronomers say
(首图来源:Jason Shults/俄亥俄州立大学)
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