发现第一个黑洞三重系统

体娱   2024-10-25 21:21   辽宁  
艺术家对黑洞 X 射线双星 V404 Cygni 的再现
图片来源:Jorge Lugo

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《自然》(Nature)杂志上发表的一项研究中,美国麻省理工学院和加州理工学院的物理学家报告称,他们首次观测到“三重黑洞”。

这个新系统的中心是1992年发现的名为V404 Cygni的黑洞,。

V404 Cygni 距离地球约8,000光年,是最早被确认为黑洞的天体之一。
每 6.5 天绕天鹅座 V404 公转一次的是一颗小恒星。
这颗小恒星脱落的物质,正在被黑洞的巨大引力所消耗。


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但发现这颗恒星的团队注意到黑洞旁边有第二个“光团”。
他们注意到这是第二颗绕黑洞运行的恒星,但距离更远。
“事实上,我们可以在这么远的距离上看到两颗独立的恒星,这实际上意味着恒星之间的距离一定非常远,”麻省理工学院的作者史蒂芬·伯奇说。
外层恒星的距离是冥王星与太阳之间距离的100倍。
研究小组计算出,第二颗恒星每 7 万年绕黑洞运行一次。
“这个系统对于黑洞的演化来说非常令人兴奋,它也提出了是否存在更多三元组的问题,”伯奇补充道。
“我们认为大多数黑洞是由恒星的剧烈爆炸形成的,但这一发现有助于质疑这一点,”伯格解释道。
这样的爆炸应该会让附近的物体飞入太空。
“想象一下,你正在拉风筝,但你拉的不是一根坚固的线,而是一张蜘蛛网,”伯奇说。 “如果你拉得太用力,网就会破裂,你就会失去风筝。引力就像一根几乎没有束缚的绳子,非常弱,如果你对内部双星做了任何戏剧性的事情,你就会失去外部的恒星。”


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伯格的团队利用计算机模拟来测试这个想法,看看在什么条件下第二颗恒星会与黑洞保持引力联系。
他们没有通过剧烈爆炸导致三颗恒星中的一颗变成黑洞,而是测试了一种更温和的“直接塌陷”场景,其中第三颗恒星简单地塌陷形成黑洞,而不释放任何能量。
“绝大多数模拟表明,完成这三重工作的最简单方法是直接崩溃,”伯奇说。 
此外,外层恒星还帮助物理学家确定了黑洞的年龄,因为邻近的恒星大约在同一时间诞生。
“我们以前从未能够对一个古老的黑洞做到这一点,”伯奇说。 “现在我们知道天鹅座 V404 是三重星的一部分,它可能是直接塌陷形成的,形成于大约 40 亿年前。”

原文:
https://cosmosmagazine.com/space/astronomy/black-hole-triple-system/


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