最近的黑洞就在我們的“宇宙后院”？離地球1600光年遠(yuǎn)的蓋亞BH1！

雙星系統(tǒng)中正常的伴星和變異的黑洞

最近的黑洞就在我們的宇宙后院

（藝術(shù)家對黑洞蓋亞BH1的想象，在它的伴星附近。這是迄今為止我們發(fā)現(xiàn)的離地球最近的黑洞，是用夏威夷的雙子北望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的。通過International Gemini Observatory/ NOIRLab/ NSF/ AURA/ J. da Silva/ Spaceengine/ M. Zamani拍攝的圖像。）

有恒星般質(zhì)量的黑洞既奇異又迷人。它們也大多非常遙遠(yuǎn)，可能分布在我們的星系和其他星系中。2022年11月2日，天文學(xué)家在夏威夷使用雙子北望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了距離地球最近的黑洞，被稱為蓋亞BH1。這個黑洞距離我們大約1600光年，位于蛇夫座的方向。這離我們有很長一段距離。但它是迄今為止距離最近的黑洞。而且，從銀河系的角度來看，它就位于宇宙的后院。

蓋亞BH1：迄今為止發(fā)現(xiàn)的最近的黑洞

此前，來自歐洲航天局蓋亞飛船的數(shù)據(jù)使研究人員認(rèn)為這個恒星系統(tǒng)（黑洞的伴星）中可能存在黑洞?，F(xiàn)在，NOIRLab運(yùn)營的雙子北望遠(yuǎn)鏡已經(jīng)證實了這一點。黑洞的伴星是一顆類太陽恒星，圍繞黑洞運(yùn)行的距離與地球距離太陽的距離大致相同。

主要作者、哈佛-史密森天體物理中心和馬克斯·普朗克天文研究所的天體物理學(xué)家Kareem El Badry表示：

以太陽系為例，在太陽所在的地方放一個黑洞，在地球所在的地方放置太陽，你就得到了這個系統(tǒng)。雖然已經(jīng)有許多發(fā)現(xiàn)聲稱檢測到這樣的系統(tǒng)，但幾乎所有這些發(fā)現(xiàn)都隨后被反駁了。這是第一次明確地探測到銀河系中圍繞恒星質(zhì)量黑洞的寬軌道上的類太陽恒星。

黑洞的引力導(dǎo)致恒星運(yùn)動的微小不規(guī)則性，這是蓋亞之前就探測到的?？紤]到這一點，雙子北望遠(yuǎn)鏡測量了伴星圍繞黑洞運(yùn)行時的速度。通過這樣做，它提供了對其軌道周期的精確測量。正如El Badry所解釋的那樣，雙子北望遠(yuǎn)鏡的后續(xù)觀測機(jī)會窗口也很窄：

當(dāng)我們第一次有跡象表明該系統(tǒng)包含一個黑洞時，我們只有一周的時間，這兩個物體在軌道上的距離最近。在這一點上的測量對于在二進(jìn)制系統(tǒng)中進(jìn)行精確的質(zhì)量估計至關(guān)重要。雙子北望遠(yuǎn)鏡在短時間內(nèi)提供觀測的能力對該項目的成功至關(guān)重要。如果我們錯過了那個狹窄的窗口期，我們將不得不再等一年。

一個休眠的有恒星質(zhì)量的黑洞

蓋亞BH1的質(zhì)量大約是太陽的10倍，使其成為一個有恒星質(zhì)量的黑洞。其他黑洞，比如星系中心的黑洞，包括我們自己的黑洞，質(zhì)量可能比這個大得多。這個新發(fā)現(xiàn)的黑洞也處于休眠狀態(tài)。這意味著它不再像活躍的黑洞那樣發(fā)射X射線。

科學(xué)家表示，我們的星系中可能有數(shù)百萬個有恒星質(zhì)量的黑洞。然而卻很難找到它們，只有少數(shù)得到了證實。當(dāng)它們有伴星時，就像蓋亞BH1一樣才最容易找到它們。黑洞與恒星之間的高能相互作用使其更容易被探測到。當(dāng)恒星的物質(zhì)螺旋狀地進(jìn)入黑洞時，就會發(fā)生這種情況。當(dāng)黑洞以這種物質(zhì)“為食”時，它會產(chǎn)生X射線，物質(zhì)噴流從黑洞附近噴出。

正如El Badry所指出的：在過去的四年里，我一直在使用各種數(shù)據(jù)集和方法尋找休眠的黑洞。我之前的嘗試——以及其他人的嘗試——發(fā)現(xiàn)了一大群偽裝成黑洞的雙星系統(tǒng)，但這是搜索第一次取得成果。

我們對雙子北望遠(yuǎn)鏡的后續(xù)觀測毫無疑問地證實，該雙星包含一顆正常恒星和至少一個休眠黑洞。我們找不到任何合理的天體物理學(xué)場景來解釋觀測到的系統(tǒng)軌道不涉及至少一個黑洞。

正如論文所說，研究人員沒有發(fā)現(xiàn)對這些觀察結(jié)果的其他解釋：我們沒有發(fā)現(xiàn)任何合理的天體物理學(xué)場景可以解釋其軌道，并且不涉及黑洞。

一個特別的系統(tǒng)

當(dāng)然，這一發(fā)現(xiàn)本身令人興奮，但天文學(xué)家仍有許多疑問?？茖W(xué)家表示，最初的恒星——后來成為黑洞——的質(zhì)量將是太陽的20倍。如果是這樣的話，它應(yīng)該只活了幾百萬年。對于一個恒星來說，這是一個非常短的壽命。但如果這顆恒星和它的伴星同時形成，那么原來的恒星應(yīng)該已經(jīng)變成了超巨星。然后它就會在這個過程中吞噬伴星。然而，這顯然沒有發(fā)生，因為伴星仍然在那里。這顆伴星會以某種方式幸存下來嗎？

這顆伴星仍然存在的事實是一個謎。這意味著我們的黑洞理論模型可能存在差距。正如El Badry評論的那樣：有趣的是，這個系統(tǒng)不容易被標(biāo)準(zhǔn)的二進(jìn)制進(jìn)化模型所適用。它提出了許多關(guān)于這個雙星系統(tǒng)是如何形成的問題，以及這些休眠的黑洞中有多少。

美國國家科學(xué)基金會雙子計劃官員Martin Still補(bǔ)充道：雖然這可能預(yù)示著未來我們銀河系中休眠黑洞種群的發(fā)現(xiàn)，但這些觀測結(jié)果也留下了一個有待解開的謎團(tuán)：盡管與它的奇異鄰居有著共同的歷史，但為什么這個雙星系統(tǒng)中的伴星如此正常？

BY:Paul Scott Andersonand

FY: Raywannabethelight

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