天文学家在我们的星系中发现了一个“沉睡的巨大”黑洞

2024-11-27 21:00来源:本站

  

  在距离地球不到2000光年的地方,科学家们发现了一个“沉睡的巨人”——银河系中最大的恒星黑洞,其质量是太阳的33倍。虽然这个被命名为盖亚BH3的黑洞是距离地球第二近的黑洞,但它处于“休眠”状态,因此没有被发现。

  “这完全是一个惊喜,”该研究的主要作者、巴黎天文台的天文学家Pasquale Panuzzo告诉《卫报》的Ian Sample。

  位于鹰座的盖亚BH3是在欧洲航天局(ESA)天文学家收集的大量数据和观测中偶然发现的。当研究小组回顾该机构盖亚任务(Gaia Mission)的发现时,一些不寻常的东西引起了他们的注意:一颗距离我们约1926光年的摇摆恒星。盖亚任务正在绘制我们银河系的3D地图。这个物体奇怪的运动表明,附近的一个大黑洞将它锁定在一个轨道上。

  为了验证他们的发现,天文学家和地面操作员团队使用位于智利的欧洲南方天文台的甚大望远镜来确认盖亚BH3的质量。在发表在《天文学与天体物理学》杂志上的研究结果中,他们分享了这颗摇摆的恒星每11.6年绕黑洞运行一次。

  帕努佐在一份声明中说:“没有人预料到会在附近发现一个大质量黑洞,迄今为止还没有被发现。”“在你的研究生涯中,这种发现只有一次。”

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  盖亚BH3是一种由恒星坍塌引起的黑洞,被称为恒星黑洞,它是我们银河系中发现的最大的这类黑洞。作为一个“休眠”的黑洞,它并没有积极地从伴星中吸取能量和物质,这使得它在天空调查中不引人注目。

  银河系中恒星黑洞的平均大小大约是太阳质量的10倍,之前的记录保持者是天鹅座X-1,是太阳质量的21倍。尽管如此,在所有黑洞的大尺度上,33倍太阳质量的盖亚BH3相对较小。例如,位于银河系中心的超大质量黑洞人马座A*的质量是太阳的400万倍。

  盖亚BH3是距离地球第二近的黑洞,仅次于距离地球1500光年、质量是太阳10倍的盖亚BH1。

  斯洛文尼亚卢布尔雅那大学的天文学家、盖亚合作组织的成员托马·兹维特在欧空局的一份声明中说:“盖亚BH3相对较小的距离可以通过注意到盖亚观测到的光是在古典罗马由尼禄皇帝统治的时候由这颗恒星发出的来说明。”

  这一发现意义重大,因为它为天文学家更好地理解古代恒星的死亡如何导致恒星黑洞的形成提供了线索。

  天文学家此前曾假设,更大质量的恒星黑洞是由不含大量重金属的恒星形成的。相反,这些主要由氢和氦组成的金属贫乏的恒星被认为随着时间的推移失去的质量较少,导致在它们生命结束时留下更多的物质,这些物质可以形成更大质量的黑洞。

  但直到发现盖亚BH3和它的伴星——确实是金属贫乏的,这表明形成黑洞的那颗恒星金属含量也很低——科学家们才有了一个可以借鉴的例子。这一发现为这一观点增添了实质性内容。

  “令我震惊的是,伴星的化学成分与我们在银河系中古老的金属贫乏恒星中发现的相似,”法国国家科学研究中心巴黎天文台的天文学家、盖亚合作项目的成员伊丽莎白·卡弗(elisisabetta Caffau)在一份声明中说。

  盖亚BH3的伴星可能在宇宙大爆炸后的20亿年内形成,科学家估计大爆炸发生在138亿年前。因为这颗恒星的轨道与大多数银河系恒星的方向相反,所以它最初可能是另一个星系的一部分,然后在80多亿年前与我们的星系合并。它似乎没有受到创造盖亚BH3的恒星爆炸的影响,因此欧洲航天局的天文学家认为,黑洞在盖亚BH3诞生后捕获了它。

  随着盖亚项目继续开发其银河系地图,它的下一批数据预计将在2025年之前公布。但该团队选择提前发布盖亚BH3的消息,希望他们的初步观察可以为其他天文学家未来的研究提供线索。

  “看到盖亚对天文学和天体物理学的变革性影响令人印象深刻,”欧洲航天局科学主任卡罗尔·蒙代尔在声明中说。“它的发现远远超出了任务最初的目的。”

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