科學家發現超沉默黑洞!不吞噬物質也沒有光環包圍

作者 | 發布日期 2018 年 01 月 18 日 17:22 | 分類 天文 , 尖端科技 , 自然科學 follow us in feedly

一顆行跡異常詭譎的恆星引起了天文學家注意,進一步檢測後竟然意外找到了個不會吞噬物質、正處於休眠期的黑洞!這也是科學家首次單純透過引力測量而發現的最沉默黑洞,其質量約太陽質量的 4.36 倍,所處星團距離我們約 1.6 萬光年。



球狀星團「NGC 3201」位於銀河系船帆座(Vela),距離我們約 1.63 萬光年(銀河系直徑介於 10 萬至 18 萬光年),科學家認為其年齡已超過 100 億歲(太陽系年齡 45 億歲),幾乎和銀河系同時誕生,整個星團質量估計約為太陽系的 25.4 萬倍。

如果說星雲是宇宙恆星的托兒所,那麼球狀星團就是恆星的養老院,星雲教我們了解年輕氣盛的恆星,那麼球狀星團就可以告訴我們恆星是如何演化和老去。

▲ 球狀星團「NGC 3201」的外觀。(Source:歐洲南方天文台

最近德國哥廷根大學天文學家 Benjamin Giesers 利用歐洲南方天文台位於智利的甚大望遠鏡(Very Large Telescope,VLT)研究「NGC 3201」星團時,發現某顆恆星的運動行為很奇怪,它會以每小時幾十萬公里的速度「前後擺動」,每 167 天重複一次。研究之後,Benjamin Giesers 表示,這顆恆星正圍繞著一個完全看不見的東西而行,質量超過太陽質量 4 倍,那只能是個黑洞。

我們知道連光都無法逃脫黑洞巨大的引力,黑洞本身無法直接觀測,但可藉由間接方式得知其存在與質量,比如物體被吸入前因高熱放出的「邊緣訊息」紫外線、X 射線輻射等,以及周遭恆星或星際雲氣團的軌跡,就能知道那裡是否有黑洞存在。

但,若是一個休眠中、不吞也不吐的黑洞該怎麼發現?當黑洞不與物質相互作用、不會積聚質量或發出輻射時,它就真的安靜沉默地和宇宙融為一體,只能透過其他方式觀測,比如測量它對其他恆星的引力影響。

雖然研究人員承認還有另一個可能性,這顆行為異常的恆星也有可能只是個布偶娃娃,處在一個包含兩顆特大、緊密結合的中子星的三星系統中,但迄今為止我們都還沒看過這種系統,所以是黑洞的可能性更大。

如果觀測結果證實無誤,這將是第一個於不活躍休眠期被科學家發現的黑洞,也是第一個從球狀星團中發現的黑洞,有助於理解球狀星團的形成、黑洞二元系統的演變,對重力波源的理解更是至關重要。論文已發表在《 皇家天文學會》月刊。

註:球狀星團是外觀呈球形、在軌道上繞著星系核心運行的恆星集團,通常含有數十萬顆低金屬的老年恆星。目前銀河系內估計有超過 150 個球狀星團。

(首圖來源:歐洲南方天文台