黑洞能让人想象出黑暗中张开的大嘴,无声地吞噬一切,从星尘到冒险靠得太近的整个恒星,但它们并非都是太空巨兽。
有一颗坍缩的恒星与其说是怪兽,不如说是独角兽。“独角兽”的得名是因为它潜伏在Monoceros星系中。它是最新发现的黑洞,也是目前已知的距离地球最近的黑洞,也是迄今为止最小的黑洞之一。没有人想到这么大的黑洞会拉扯一个垂死的红巨星,但研究人员塔林杜·贾亚辛哈有其他想法。
“理论上,中子星的最大质量似乎是太阳质量的3倍。”贾亚辛哈最近领导了一项发表在《天体生物学》杂志上的研究,他告诉SYFY WIRE。“所以独角兽确实是最小的黑洞之一。发现这些系统将有助于科学家理解黑洞和中子星的形成机制。”
独角兽是一个距地球约1500光年的质量间隙致密天体。这些宇宙物体罕见且不为人所理解,它们对人类的眼睛来说绝不是小的。迄今为止发现的最重的中子星质量为2.5个太阳,而独角兽是已知的最小的黑洞之一,质量为3个太阳。少数已被探测到的都是太阳质量的5倍左右。在最重的中子星和最轻的黑洞之间的“质量间隙”中是否存在任何东西,这是科学家们想要弄清楚的,独角兽就是其中之一。
除非恒星被潮汐扭曲,否则宇宙飞船和望远镜无法探测到黑洞。如果我们的技术人员在不知情的情况下没有收集到足够的关于他们所观察到的信息,并且返回的数据表明黑洞可能真的是中子星,反之亦然,那么可能根本就没有质量间隙。可能只是有更多的重中子星或(相对)更多的微型黑洞比我们想象的多。然而,最有可能的是,红星经历的潮汐中断是由于黑洞的引力所造成的,黑洞正在扭曲它。
What a black hole in the Milky Way (like the Unicorn) could look like. Credit: Photo 12/Universal Images Group/Getty Images
“我们能够通过不同望远镜的光曲线来研究红巨星的亮度如何在其轨道上变化,”贾亚辛哈说。“这些光曲线的变化取决于几个因素,包括系统的轨道倾角,以及红巨星和黑洞的质量之比。光曲线也告诉我们这个系统的轨道周期。”
潮汐扭曲的恒星在轨道运行时亮度波动,形成了一种被称为椭球形变量的系统。黑洞几乎从来都不是这些星系中的伴星。利用有关红巨星轨道的数据,包括完成一个轨道需要多长时间,轨道的偏心程度,它与黑洞的距离,结合了贾亚辛哈和他的团队已经掌握的关于光曲线的信息。这有助于他们计算出恒星和黑洞的质量等性质。
独角兽是如何形成的仍然是个谜。质量最大的恒星在死亡时向内坍缩,形成黑洞。恒星体积略小,但仍然巨大,它们会变成超新星,在耗尽所有氢燃料之后,要么变成黑洞,要么变成中子星。一颗恒星为什么会坍缩或爆炸,科学家们也一直没有弄清楚。如果有更多像独角兽这样的小黑洞存在,这可能至少有助于解释恒星死亡背后的一些原因。
贾亚辛哈认为,还有更多类似的系统有待发现。盖亚能够发现100到1000个类似于独角兽系统的椭球面变量,这是他和他的团队估计的可能隐藏在银河系中的数量。
“我们正在积极地寻找类似的系统,利用来自全天超新星自动巡天(ASAS-SN)的光曲线来识别椭球变量和像APOGEE和LAMOST这样的数据集。”他说。“虽然这些数据还不足以确定低质量黑洞的存在,但我们乐观地认为,我们可以找到更多像‘独角兽’这样的系统。”
目前,独角兽是黑洞中真正的独角兽,但未来可能会出现更多难以捉摸的天体。
(独家编译:楚楚)
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