天文學家發現的第一個包含黑洞的三星系統

中子星和黑洞是死亡恆星的殘餘物。它們通常是超新星爆炸的一部分,在超新星爆炸中,一顆老恆星的外層被猛烈地拋棄,而恆星的核心坍塌形成殘骸。這種暴力的起源會對遺蹟和周圍環境產生重大影響。

可能發生的一件事是,殘骸可能會得到“出生踢”,這會導致殘骸加速遠離超新星殘骸。我們在一些中子星上看到了這一點,在那裡科學家觀察到中子星以每秒800公里以上的速度離開殘骸。科學家並不完全確定是什麼導致瞭如此大的出生踢腿,但它們並不罕見。人們會假設恆星黑洞也會發生同樣的事情。事實上,考慮到形成黑洞的超新星的強度更大,你可能會認爲衝擊會更大。但最近的觀察表明,有時恆星黑洞幾乎不需要任何外力就能形成。

這次觀測的重點是一個名爲V404 Cygni的黑洞。它的質量大約是太陽的10倍,距離我們大約8000光年。它也是一個微類星體。有一顆小恆星繞着V404軌道運行,距離如此之近,以至於物質被黑洞捕獲。被捕獲的物質形成了一個吸積盤和類似於遙遠星系中超大質量黑洞形成的噴流。它於1938年被發現,在可見光和X射線中都很容易觀察到。用一個像樣的望遠鏡,你甚至可以在你的後院觀察它。不用說,V404已經得到了很好的研究。

但這項新研究發現了一些新東西。研究小組確定了一顆伴星圍繞着這對近距離雙星運行。這顆恆星已經被發現有一段時間了,但直到科學家從蓋亞宇宙飛船上進行了詳細的觀測,研究小組才證明它繞着另外兩顆恆星運行。這顆遙遠的伴星需要7萬年才能繞一個軌道運行,但它與另外兩個軌道有引力關係。所以V404 Cygni是一個三重系統,而不是雙星系統。這有點奇怪。當黑洞形成時,它應該被踢出系統。親密的同伴可以堅持下去,但遠處的同伴不應該繼續被束縛。那麼發生了什麼呢?

當研究小組觀察該系統的動力學時,他們發現黑洞的出生推力可能不大於5公里/秒。用天文學的術語來說,這根本不算什麼。因此,V404一定沒有出生踢。如果它是由超新星爆炸形成的,那就不太可能了。爲了解開這個謎團,研究小組研究了可能產生這樣一個系統的各種模型。從高度對稱的超新星爆炸到直接坍縮模型,黑洞形成緩慢而安靜,而不是一次大爆炸。事實證明,安靜的方法是最有可能的。V404似乎逐漸從它的親密伴星那裡積累物質,直到它坍縮成一個黑洞,而且它的坍縮過程足夠安靜,以至於第三個伴星也能跟着走。

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