意外发现首个“黑洞三重系统”挑战了我们对奇点形成方式的认知

在天文学领域，一项意外的发现为我们对黑洞形成的理解带来了新的挑战。天文学家们偶然间发现了首个已知的“黑洞三重系统”，这个系统包含了一个黑洞，它被两颗恒星环绕。这种独特的三元组配置表明，这个黑洞可能并非通过超新星爆炸诞生，这一发现颠覆了我们对这些宇宙实体形成方式的传统认知。以往，除了位于大多数星系中心的超大质量黑洞外，大多数已发现的黑洞存在于双星系统中，它们被另一个大型天体，如恒星、中子星或较小的黑洞环绕。这是因为当这些看不见的时空空洞在引力作用下拉扯其他天体时，它们更容易被发现。但在最近发表在《自然》杂志上的一项新研究中，研究人员发现了一个已知双星系统中的黑洞V404 Cygni，它正在吞噬附近的一颗恒星，实际上还有一颗恒星在更远的距离上环绕这对双星。引力计算显示，如果这个黑洞是通过超新星爆炸诞生的，那么这颗新发现的恒星不可能保持在这个微妙的系统中，因为远处的恒星会被由此产生的冲击波吹出系统。相反，研究团队提出，这个黑洞可能是通过一个曾经被另外两颗恒星环绕的巨大第三颗恒星的逐渐坍塌形成的。这一可能性对于黑洞演化来说非常令人兴奋。研究的主要作者、麻省理工学院的天体物理学家Kevin Burdge表示：“我们认为大多数黑洞的形成源于恒星的剧烈爆炸，但这一发现使这一观点受到质疑。”。新发现的三重系统中的黑洞V404 Cygni，其质量约为太阳的九倍，位于距离地球约8000光年的银河系中。它是在1992年被发现的首批黑洞之一，并自此得到了广泛的研究。科学家们也早已知道它的附近有一颗恒星，这颗恒星每6.5天环绕黑洞一周，并逐渐被其巨大的伴星吞噬。研究者们在对银河系黑洞进行更广泛的调查时重新检查V404 Cygni的图像，他们震惊地发现了第二颗恒星在大约3500个天文单位的距离上环绕黑洞——大约是冥王星绕太阳轨道的90倍。在这个距离上，新发现的恒星可能需要超过7万年才能绕V404 Cygni一周。团队随后比较了过去十年中这两颗恒星的运动，并发现它们“完全同步移动”，这证明了它们不仅相互之间，也与V404 Cygni通过引力束缚在一起。研究人员表示，这些恒星以这种方式移动而不被连接在一起的概率大约是1/1000万。“这几乎肯定不是巧合或意外，”Burdge说。“我们看到的这两颗恒星之所以相互跟随，是因为它们被这根微弱的引力之线连接在一起。所以这必须是一个三重系统。”。这并非研究人员首次认为他们发现了一个黑洞三重系统。在2020年，研究人员发现了他们认为是被两颗恒星环绕的黑洞，距离地球约1000光年，这将使其成为离我们最近的黑洞。然而，随后的观测揭示这个系统实际上是一个包含“吸血鬼恒星”的双星系统——即一颗慢慢从较小的伴星那里偷取气体的恒星。如果V404 Cygni如研究人员所怀疑的那样是通过逐渐坍塌形成的，那么他们认为这个奇特的黑洞是在大约40亿年前，两颗恒星诞生后的某个时候诞生的。在过去的几年里，研究人员开始怀疑逐渐坍塌可能是比之前认为的更常见的黑洞起源。今年三月，研究人员提出这种机制可能是天文学家最近失去追踪的“消失恒星”背后的解释。新的发现表明这可能是这种情况。