對名為“天鵝座X-1”的黑洞-恒星組合的最新觀測表明，該黑洞的重量是太陽的21倍，幾乎是過去估計的1.5倍。更新后的質(zhì)量讓天文學(xué)家重新思考一些黑洞形成恒星是如何演化的。研究人員在2月18日的《科學(xué)》在線版上報道，對于銀河系中存在的恒星大小或恒星質(zhì)量的黑洞來說，它的母星通過恒星風(fēng)釋放的質(zhì)量一定比預(yù)期的要少。
了解恒星在其一生中由于恒星風(fēng)失去了多少質(zhì)量對于理解這些恒星是如何用重元素豐富其周圍環(huán)境很重要。這也是了解這些恒星爆炸并留下黑洞時的質(zhì)量和組成的關(guān)鍵。
阿姆斯特丹大學(xué)的天文學(xué)家Tana Joseph說，對天鵝座X-1的質(zhì)量測量的更新是“一個大的改變”，他沒有參與這項工作。斯蒂芬·霍金與物理學(xué)家基普·索恩打賭說，1964年發(fā)現(xiàn)的天鵝座X-1系統(tǒng)不存在黑洞，并在1990年承認(rèn)了這個賭注，當(dāng)時科學(xué)家們普遍認(rèn)為天鵝座X-1包含宇宙中已知的第一個黑洞。
天文學(xué)家利用超長基線陣列（VLBA)對天鵝座X-1進(jìn)行了新的觀測。這個由10個無線電天線組成的網(wǎng)絡(luò)橫跨美國，從夏威夷一直延伸到維爾京群島，共同形成了一個大洲大小的無線電天線。2016年，VLBA追蹤了6天（這是天鵝座X-1和它的伴星相互繞軌道運(yùn)行一次的時間）從其黑洞噴出的射電般的物質(zhì)噴射流。這些觀測為黑洞在空間中的位置如何在其軌道上移動提供了一個清晰的視角。這反過來幫助研究人員改進(jìn)了到天鵝座X-1的估計距離。
最新的觀測結(jié)果表明，天鵝座X-1距離地球約7200光年，而不是之前估計的6000光年。這意味著天鵝座X-1中的恒星比天文學(xué)家想象得更亮，因此也更大。研究人員估計，這顆恒星的重量約為40.6個太陽。黑洞的質(zhì)量也必須更大，才能解釋它對如此大質(zhì)量恒星的引力。科學(xué)家們說，這個黑洞的質(zhì)量約為21.2個太陽——比之前估計的14.8個太陽質(zhì)量要重得多。
對天鵝座X-1黑洞的新的質(zhì)量測量是如此之大，它挑戰(zhàn)了天文學(xué)家對大質(zhì)量恒星坍陷形成黑洞的理解，該研究的共同作者，澳大利亞墨爾本莫納什大學(xué)的天體物理學(xué)家伊利亞·曼德爾說。
曼德爾說：“有時恒星誕生時具有相當(dāng)大的質(zhì)量——有觀察表明，恒星誕生時的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過100個太陽質(zhì)量?！钡藗冋J(rèn)為，這樣巨大的恒星在變成黑洞之前，會通過恒星風(fēng)釋放大部分重量。恒星越大，包含的重元素越多，恒星風(fēng)就越強(qiáng)。因此，在像銀河系這樣重元素豐富的星系中，大恒星——無論它們的初始質(zhì)量如何——在坍縮成黑洞之前都應(yīng)該收縮到15個太陽質(zhì)量。
“天鵝座X-1”這個黑洞質(zhì)量相當(dāng)于21個太陽削弱了這一觀點(diǎn)。
LIGO和室女座引力波探測器已經(jīng)在其他星系中發(fā)現(xiàn)了幾十個太陽質(zhì)量的黑洞。約瑟夫說，這可能是因為LIGO觀測的是宇宙早期存在的遙遠(yuǎn)星系。當(dāng)時，重元素較少，所以恒星風(fēng)也較弱。新天鵝座x - 1測量，“與早期宇宙相比，我們處于【重元素】豐富的環(huán)境中……但我們?nèi)匀辉O(shè)法制造出了這個真正巨大的黑洞，”她說，“所以也許我們沒有像我們最初想象的那樣通過恒星風(fēng)失去了那么多質(zhì)量?！?/p>
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