拜訪黑洞警察（了解他們最近的發(fā)現(xiàn)）

荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)的托默 謝納(Tomer Shenar)是一個(gè)國(guó)際專家團(tuán)隊(duì)的一員，該團(tuán)隊(duì)綽號(hào)“黑洞警察”，被天文學(xué)家們熟知。他們已經(jīng)揭穿了幾個(gè)錯(cuò)誤的黑洞發(fā)現(xiàn)。但現(xiàn)今，由謝納牽頭的團(tuán)隊(duì)自己發(fā)現(xiàn)了大麥哲倫星云中的一個(gè)休眠黑洞?！斑@是我們的團(tuán)隊(duì)首次一起報(bào)告發(fā)現(xiàn)一個(gè)黑洞，而不是打假一個(gè)黑洞。”謝納說。照片來(lái)自謝納。

“黑洞警察”搶得了他們的首個(gè)發(fā)現(xiàn)

盡管黑洞的存在已經(jīng)有了詳細(xì)記載，但它們依然神秘。它們不容易被發(fā)現(xiàn)。有的發(fā)現(xiàn)最終被證明根本不是黑洞。一個(gè)天文學(xué)家組成的國(guó)際團(tuán)隊(duì)因打假黑洞“發(fā)現(xiàn)”而成名。別的天文學(xué)家開始叫他們黑洞警察。但現(xiàn)今，這個(gè)團(tuán)隊(duì)公布了它們自己的第一個(gè)已經(jīng)過確認(rèn)的發(fā)現(xiàn)。他們?cè)诖篼溦軅愋窃频闹┲胄窃茀^(qū)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)恒星質(zhì)量黑洞，大麥哲倫星云是與銀河系相鄰的一個(gè)小型伴星系。

這個(gè)黑洞被命名為VFTS 243，正在休眠，這些天文學(xué)家說。這意味著它不像許多黑洞一樣發(fā)射高水平X射線。

該團(tuán)隊(duì)在2022年7月18日的《自然天文學(xué)》發(fā)表了新的經(jīng)過同行審查的論文。ESO（歐洲南方天文臺(tái)）提供免費(fèi)預(yù)印本。

黑洞警察成員之一朱莉婭 博登斯坦納(Julia Bodensteiner)是德國(guó)歐洲南方天文臺(tái)(European Southern Observatory)的一名研究員。她指出，休眠黑洞尤其難被發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗鼈兣c周圍環(huán)境的相互作用不大?！皟赡甓鄟?lái)，我們一直在尋找這樣的黑洞雙星系統(tǒng)”她說?！奥犝fVFTS 243后我很興奮，在我看來(lái)這是目前報(bào)道過的最可信的黑洞候選者。”照片來(lái)自朱莉婭 博登斯坦納

大海撈針

托默謝納在位于比利時(shí)的荷語(yǔ)魯汶大學(xué)展開了研究?，F(xiàn)在他在荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)。他說道：

我們的發(fā)現(xiàn)好比“大海撈針”。這是我們的團(tuán)隊(duì)首次一起報(bào)告發(fā)現(xiàn)一個(gè)黑洞，而不是打假一個(gè)黑洞發(fā)現(xiàn)。研究人員在大麥哲倫星云的蜘蛛星云區(qū)搜索了接近1000顆大質(zhì)量恒星后發(fā)現(xiàn)了這個(gè)黑洞。團(tuán)隊(duì)使用了歐洲南方天文臺(tái)的超大望遠(yuǎn)鏡(Very Large Telescope)上纖維大陣列多元素光譜儀 (Fibre Large Array Multi Element Spectrograph)六年的觀測(cè)結(jié)果。研究者在尋找可能有伴侶黑洞的大質(zhì)量恒星。這不是容易的一步，實(shí)際上，有的天文學(xué)家對(duì)這個(gè)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了質(zhì)疑。謝納說：

作為一名近年來(lái)一直打假潛在黑洞發(fā)現(xiàn)的研究員，我極其懷疑這個(gè)發(fā)現(xiàn)。

共同作者美國(guó)哈佛-史密松森天體物理中心(Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics)的卡里姆 埃爾 巴德里(Kareem El-Badry)也感到懷疑，他說：

托默讓我再次檢查他的發(fā)現(xiàn)時(shí)，我有疑惑的地方。但不把黑洞考慮進(jìn)去我則無(wú)法給數(shù)據(jù)做出合理解釋。

就像論文里寫的：

現(xiàn)在，我們報(bào)告發(fā)現(xiàn)了VFTS 243：大麥哲倫星云中一個(gè)大質(zhì)量微弱X射線雙星。軌道周期為10.4-d，由一個(gè)25倍太陽(yáng)質(zhì)量的O型恒星和一個(gè)至少9倍太陽(yáng)質(zhì)量的未見伴星組成。

伴星的質(zhì)量說明它自身是一個(gè)黑洞，使VFTS 243成為首個(gè)被明確探測(cè)到的包括一個(gè)X射線休眠黑洞的銀河系外雙星。

落日下智利帕瑞納天文臺(tái)（Paranal Observatory）的超大望遠(yuǎn)鏡（VLT）。版權(quán)：John Colosimo /ESO

黑洞警察成員卡里姆 埃爾 巴德里（Kareen El-Badry）是哈佛史密森天體物理中心理論與計(jì)算機(jī)構(gòu)的一名天體物理學(xué)家也是哈佛學(xué)會(huì)的一名初級(jí)研究員。謝納稱他為“黑洞毀滅者”。埃爾 巴德里評(píng)論說，“托默讓我再次檢查他的發(fā)現(xiàn)時(shí)，我有疑惑的地方。但不把黑洞考慮進(jìn)去我則無(wú)法給數(shù)據(jù)做出合理解釋?！眻D源哈佛。

恒星質(zhì)量黑洞

VFTS 243是一顆恒星質(zhì)量黑洞。它的質(zhì)量至少是太陽(yáng)的9倍，繞一顆質(zhì)量至少是太陽(yáng)25倍的藍(lán)星公轉(zhuǎn)。

大質(zhì)量恒星的殘骸向自身中心坍塌，從而形成了恒星質(zhì)量黑洞。至于這個(gè)過程中是否伴隨超新星爆發(fā)仍有爭(zhēng)議。對(duì)于VFTS 243，目前沒有超新星爆發(fā)的證據(jù)。正如謝納指出：

形成VFTS 243中黑洞的恒星似乎徹底地坍塌了，沒有過爆發(fā)的跡象。支持這個(gè)黑洞“直接坍塌”的證據(jù)最近一直在出現(xiàn)，但我們的研究指出了最直接、有力的跡象。這與我們宇宙中黑洞合并的起源有巨大關(guān)聯(lián)。

如果坍塌恒星在伴星系統(tǒng)中（兩顆恒星互相圍繞對(duì)方公轉(zhuǎn)）黑洞則圍繞伴星公轉(zhuǎn)。

蜘蛛星云，是大麥哲倫星云中黑洞的所在地，就像在這張合成照片里看到的那樣，照片由來(lái)自歐洲南方天文臺(tái)超大望遠(yuǎn)鏡望，天文用可見光和紅外巡天望遠(yuǎn)鏡 (VISTA) 和阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列(ALMA)的圖像合成。圖源：歐洲南方天文臺(tái)/阿塔卡馬大型毫米波/亞毫米波陣列 (ESO/ NAOJ/ NRAO)/歐洲南方天文臺(tái)，王（wong）等人/ M.-R西尼奧 / VISTA麥哲倫星云巡天項(xiàng)目。

休眠黑洞

休眠黑洞指不發(fā)射任何高能輻射的黑洞。這是因?yàn)樗慌c環(huán)境相互作用，就像恒星自身的物質(zhì)被黑洞吞噬的情況一樣。這種情況下，來(lái)自恒星的物質(zhì)并不正好落入黑洞中。物質(zhì)會(huì)在黑洞周圍形成一個(gè)吸積盤，各種高能事件都在吸積盤里發(fā)生。

從另一個(gè)角度說，休眠黑洞，只是安靜地在那里。所以這些黑洞非常非常難以被探測(cè)到。但是天文學(xué)家相信，它們是廣泛存在的。

黑洞警察成員巴勃羅·瑪查特(Pablo Marchant)在比利時(shí)魯汶大學(xué)天文研究所任職?！疤煳膶W(xué)家普遍相信休眠黑洞的存在，但我們幾乎不知道任何休眠黑洞。這令人難以置信?！彼f。圖源西北大學(xué)。

“黑洞警察”歡迎審議

黑洞警察可能會(huì)質(zhì)疑新的發(fā)現(xiàn)，包括他們自己的。但是他們的確希望天文學(xué)家繼續(xù)搜尋更多圍繞大質(zhì)量恒星運(yùn)行的黑洞。就像埃爾 巴德里總結(jié)道：

我當(dāng)然希望同行認(rèn)真審議我們的分析，努力編造出其它等效模型。加入這個(gè)項(xiàng)目很激動(dòng)人心。

的確，天文學(xué)家說可能還有數(shù)千個(gè)類似于VFTS 243的黑洞真的等著被發(fā)現(xiàn)。我們?nèi)ふ宜鼈儼桑?/p>

藝術(shù)家創(chuàng)作的VFTS 243黑洞系統(tǒng)概念圖?！昂诙淳臁眻F(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了大麥哲倫星云的蜘蛛星云區(qū)中一個(gè)圍繞大質(zhì)量伴星運(yùn)行的休眠黑洞。這個(gè)伴星是一個(gè)熾熱的藍(lán)星。黑洞質(zhì)量約為太陽(yáng)的9倍。這是團(tuán)隊(duì)的首個(gè)經(jīng)過確認(rèn)的黑洞發(fā)現(xiàn)。圖源：歐洲南方天文臺(tái)/L. 寇卡達(dá)( L. Cal?ada)

概要：一組被稱為“黑洞警察”的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)并驗(yàn)證了他們的第一個(gè)黑洞發(fā)現(xiàn)。這是一個(gè)休眠的不活躍的黑洞，圍繞大麥哲倫星云的一個(gè)大質(zhì)量恒星運(yùn)行，大麥哲倫星云是與銀河系相鄰的一個(gè)小型伴星系。

BY:Paul Scott Andersonand

FY:高中老油條

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