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銀河系中發現創紀錄的恆星質量黑洞 26/04/2024

借助蓋亞天文台、歐洲南方天文台的望遠鏡和其他地面儀器,科學家在銀河系中發現了一個破紀錄的黑洞。華沙大學天文台的波蘭天文學家參與了這項研究。

 

已知的數十個恆星質量黑洞中的絕大多數都是在有恆星的雙星系統中發現的。這些系統發射X射線,這與恆星被黑洞吸出時物質的損失有關。

 

然而,如果黑洞附近沒有這樣的恆星,我們就觀察不到任何輻射,那就很難找到這樣一個休眠的黑洞。

 

蓋亞太空天文台的科學家們仍然成功地做到了這一點。第三個此類天體(休眠黑洞)已被發現,是整個星系中破紀錄的天體。

 

有趣的是,這項發現是偶然的,它是在收集下一個「蓋亞任務」的資料時發現的。由於這項發現的重要性,本來資料最早計劃於2025年發布,後來決定提前發布基於初步數據的分析結果。

 

科學家分析了距離地球 1,926 光年的天鷹座一顆古老巨星的行為。根據它的軌道運動,確定它處於一個具有休眠黑洞的雙星系統中,該黑洞的質量非常大,估計比太陽質量大33倍。它被命名為蓋亞 BH3。

 

這結果創下了銀河系恆星質量黑洞的紀錄。先前的紀錄保持者是X射線雙星系統天鵝座X-1中的黑洞,質量約為太陽的20倍。我們銀河系中恆星質量黑洞的典型質量約為 10 個太陽質量。

 

在太陽質量的三十倍處,我們看到了透過重力波實驗觀測到的非常遙遠的黑洞質量的典型測量結果。華沙大學天文台的Łukasz Wyrzykowski教授說:「蓋亞的測量結果首次無可辯駁地證明了如此重黑洞的存在。」

天文學家現在面臨著一項艱鉅的任務:解釋像蓋亞 BH3 這樣大的黑洞的起源。

 

根據主流理論,隨著大質量恆星的演化,由於強烈的恆星風和超新星爆炸期間一些物質的噴射,它們會失去大量物質。

 

恆星核心的剩餘部分收縮並成為黑洞或中子星(取決於質量)。但要解釋一個大到足以產生質量高達太陽質量 33 倍的黑洞的殘餘物仍是非常困難的。

 

圍繞蓋亞 BH3 運行的恆星也很有趣。它繞黑洞運行的距離是太陽地球距離的16倍,週期為11.6年。這顆恆星是一顆巨星,形成於大爆炸後的前 20 億年。那時,銀河系剛形成。

這顆恆星只含有少量比氫和氦重的元素(天文學術語中稱為金屬),而且由於雙星系統中的恆星通常具有相同的成分,這表明黑洞誕生的恆星的金屬含量也很低。

 

蓋亞聯盟成員、華沙大學天文台的米萊娜·拉塔恰克博士說:「令人驚訝的是,伴星的化學成分與銀河系中古老、貧金屬恆星中發現的化學成分相似。」

 

這是首次證實了重力波實驗中觀察到的大質量黑洞是由缺乏重元素的原始大質量恆星坍縮所形成的概念,這些物體的演化可能與當今銀河系中存在的大質量恆星不同。

 

蓋亞是歐洲太空總署(ESA)的太空觀測站。它的主要任務是測量許多恆星的距離,以便繪製銀河系的 3D 地圖。

 

Source: https://scienceinpoland.pl/en/news/news%2C101616%2Crecord-stellar-mass-black-hole-detected-milky-way.html

 

更新日期 : 2024/06/05