天文学家很疑惑,M22星团中为什么会有两个独立黑洞

2017-08-23  天童老僧

一个星团,两个黑洞?

黑洞是不合群的:它们不但从环绕的恒星那里吞噬气体,而且根据理论,它们还会将另外一个相对弱小的黑洞“赶”出自己的家园。然而令人意想不到的是,如今天文学家却在一个星团中,发现了两个独立的黑洞!

天文学家很疑惑,M22星团中为什么会有两个独立黑洞

非典型星团

所有银河系中的星团都是很久以前形成的,短命的大型恒星死亡而变成了黑洞。这些黑洞的质量比星团内任何一颗仍然发光的恒星都要大,因此会下沉到星团的中心处。在那里,较为强大的黑洞会利用其巨大的引力将其他黑洞一一驱逐到偌大的星系空间,以保证在一个星团中只有一个黑洞系统。因此,人们长期以来的共识是,一个典型的球状星团(一种包含着几十万颗恒星的恒星密集型团体)只能容纳一个恒星质量的黑洞。

天文学家很疑惑,M22星团中为什么会有两个独立黑洞

而今天,我们要谈论的这个非典型的球状星团M22,位于人马座,距离地球1万光年。

天文学家很疑惑,M22星团中为什么会有两个独立黑洞

美国密歇根州立大学(Michigan State University)的天文学家杰伊·斯特拉德(Jay Strader)及其同事,利用甚大阵列望远镜(Very Large Array,VLA)进行观测后发现,M22中竟然有两个物体的无线电波谱类似于黑洞系统的波谱。按照道理,白矮星或中子星不会释放出这么多的无线电波,这就意味着在这个球状星团中,也许拥有两个独立的黑洞。

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这个发现自然让所有人大吃一惊,它推翻了之前人们长久以来的认知。研究小组成员、英国南安普顿大学(University of Southampton)的天文学家托马斯·马卡罗恩(Thomas Maccarone)说:“我们非常激动,但是我们想谨慎一些,确保能够排除所有其他的可能性。”“这是一个相当重大的发现,”美国西北大学埃文斯顿分校(Northwestern University in Evanston)的天体物理学家斯蒂凡·昂布雷特(Stefan Umbreit)说,“这表明,黑洞的喷射过程并不像我们想象的那么高效。”

天文学家很疑惑,M22星团中为什么会有两个独立黑洞

虽然目前人们还无法确认,这两个奇怪的天体究竟是不是黑洞,倘若真是黑洞,那么它俩则代表着两个“第一”:它们是人类在银河系星团中发现的第一批黑洞;它们也是利用无线电波发现的第一批恒星质量的黑洞(科学家是根据旋进黑洞的炽热气体散发出的X射线,发现银河系中第一颗恒星质量的黑洞——天鹅座X-1的)。

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事实上,斯特拉德的研究小组经过探测,并没有发现来自这两个天体的X射线,这说明它们散发出的无线电波比我们预知的要多得多。斯特拉德说:“这是所有10~20倍太阳质量的黑洞的一个共同特点,它俩很可能就是恒星质量的黑洞,其大小类似于15倍太阳质量的黑洞天鹅座X-1。”此外,这两个疑似黑洞都位于距离星团中心几光年的范围之内,这个位置与大质量天体的位置相符,因为大质量天体按理都会沉到星团的中心部位。但库尔卡尼仍然坚持认为:“这么大质量的天体应该下沉到距离星系中心更近的位置上,而且没有X射线意味着它们根本不是黑洞。”

更多的黑洞

当然,如果这两个天体确实是黑洞,那么每个黑洞都可能会有一颗恒星环绕,以产生人们能够观测到的无线电波。据哈勃太空望远镜的观测显示,在一个疑似黑洞的附近,有一颗红矮星在运动。而根据其他的观测显示,这两个疑似黑洞的附近,可能还有一颗橙矮星。虽然天文学家目前仍需进一步确定,但该发现表明,M22中可能还会拥有更多的黑洞——因为没有恒星作伴的黑洞是无法释放出无线电波的。

天文学家很疑惑,M22星团中为什么会有两个独立黑洞

如果真如斯特拉德所说的,M22中存在着那么多黑洞的话,也许黑洞并没有我们想象的那样不合群。也许在这个星团以及其他星团中,还有更多的黑洞等待着科学家去发现。

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