wikipedi重測人類發(fā)現(xiàn)的首個黑洞，質(zhì)量比之前的觀測值更大了
重測黑洞，晃動恒星演化理論大廈
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再指天鵝座X-1：新的黑洞信息晃動恒星演化理論的大廈上圖為藝術(shù)設(shè)想圖，一顆藍超巨星外層正受天鵝座X-1黑洞的引力拉拽逐漸變成其吸積盤的一部分。圖源：國際射電天文研究中心。要知道，理論物理學(xué)家對黑洞存在性的論證與真正發(fā)現(xiàn)黑洞是有很大差別的，因此天鵝座X-1黑洞身份的證認工作令科學(xué)家們激動萬分。現(xiàn)在，他們又一次興奮起來，還帶著些許困惑：研究表明，這顆黑洞的質(zhì)量比之前他們所認為的要大得多。而事實上，“質(zhì)量”這個關(guān)鍵因素的變化讓我們對已知的恒星演化理論產(chǎn)生了懷疑。
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天鵝座X-1是一個強X射線源，在1964年一次短暫的火箭飛行探測中被發(fā)現(xiàn)（該任務(wù)旨在探測被大氣遮蔽的X射線波段信息）。1975年，史蒂芬·霍金向基普·索恩打賭說這個X射線源并不是黑洞，十六年后，他認輸了。上圖為霍金與索恩年輕時的照片。兩人曾在“天鵝座X-1射電源是否為黑洞”一事中打賭，并設(shè)立了一些賭注。圖源：Wikipedia。
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莫納什大學(xué)的伊利亞·曼德爾教授曾用甚長基線陣列測量天鵝座X-1星體相對遙遠星系背景的移動（地球位于太陽兩側(cè)時分別測量其相對星系背景的位置）。《科學(xué)》雜志中，他給出視差測量的結(jié)果：天鵝座X-1與我們相距約7100光年，大大超出之前的估計。上圖是測量周期為6個月的視差測量方法，其測得天鵝座X-1離我們七千多光年遠。圖源：國際射電天文研究中心。曼德爾提到：“天鵝座X-1系統(tǒng)中的黑洞是由一顆初始質(zhì)量約為60倍太陽質(zhì)量的恒星在數(shù)萬年前坍縮形成的。更難以置信的是，這個黑洞以其超巨星伴星為中心，在五分之一日地距離處飛速繞轉(zhuǎn)著，平均五天半就可繞轉(zhuǎn)一圈。”通過新的距離數(shù)據(jù)可以得到這個系統(tǒng)的尺度信息：天鵝座X-1星體質(zhì)量約為21倍太陽質(zhì)量，比之前認為的大40%。與星系中心常有的超大質(zhì)量黑洞相比，這顆黑洞簡直太小了，不過這依然不影響它坐上“已知銀河系內(nèi)類太陽金屬豐度恒星衰亡產(chǎn)生的最大質(zhì)量黑洞”的“王座”。上圖為星系中心超大質(zhì)量黑洞的藝術(shù)設(shè)想圖。中央光柱為黑洞噴流。圖源：
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Wikipedia。
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黑洞是超巨星經(jīng)過超新星爆發(fā)后留下的“寶藏”。盡管恒星的初始質(zhì)量最大可超過100個太陽質(zhì)量，在演化晚期，也會被極度活躍的星風(fēng)剝離出大部分物質(zhì)。因此，除去那些被剝離的物質(zhì)質(zhì)量，恒星演化形成的黑洞質(zhì)量范圍應(yīng)在2~16個太陽質(zhì)量之間。之前對天鵝座X-1黑洞質(zhì)量的估計已經(jīng)很接近最大值了，現(xiàn)在，很明顯，這顆黑洞“出線”了。上圖為LIGO的其中一個探測器，位于華盛頓州漢福德。圖源：Wikipedia。
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LIGO（激光干涉引力波天文臺）目前已探測到了來自50多倍太陽質(zhì)量黑洞并合產(chǎn)生的引力波。理論上講，這類大質(zhì)量的恒星級黑洞前身星更可能是那些極低鐵豐度的恒星，因為這類恒星演化過程中星風(fēng)更弱，更多的物質(zhì)可以被保留下來。而目前銀河系內(nèi)新形成的恒星普遍有較高的金屬豐度，這意味著星風(fēng)會很強，大量物質(zhì)會被剝離出去，想要形成如此大質(zhì)量的恒星級黑洞是困難的。上圖為LIGO探測到的黑洞/中子星并合事件（藍色點與橘黃色點）所涉質(zhì)量與過去已知黑洞/中子星質(zhì)量（紫色與黃色）對比，以太陽質(zhì)量為單位準確標注。圖源：LIGO Caltech曼德爾在IFIscience（愛科學(xué)新聞網(wǎng)）中提到：“恒星質(zhì)量越大，星風(fēng)就會越強，所以恒星初始質(zhì)量的增長并不會對它形成的黑洞質(zhì)量有太大影響。”“理論上分析，大質(zhì)量恒星級黑洞可能是在一個三合星系統(tǒng)環(huán)境下形成，并通過對第三顆恒星的吸積來增大它的質(zhì)量的。三合星系統(tǒng)中，黑洞對那顆擁有足夠質(zhì)量的“額外”恒星的吸積將拉長其與另一顆恒星相互繞轉(zhuǎn)的軌道，這種狀態(tài)在吸積完成后仍然維持著”，曼德爾補充說：“三合星系統(tǒng)需要一些不尋常的東西才能留下像這樣的雙星圓軌道，涉及到大質(zhì)量恒星的事件未必會很簡單”。《天體物理學(xué)雜志》中的一篇論文給出了目前最可能的解釋：我們可能高估了恒星演化中的質(zhì)量損失。曼德爾提到：“最近一些理論學(xué)家正討論過高估計的可能性，而我們的觀測結(jié)果正好給理論提供了一定限制。”Fy：Stephen LuntzFY: 蘭陵花如有相關(guān)內(nèi)容侵權(quán)，請于三十日以內(nèi)聯(lián)系作者刪除轉(zhuǎn)載還請取得授權(quán)，并注意保持完整性和注明出處
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