最近,蒙納士大學(xué)的天文學(xué)家對(duì)人類(lèi)最早探測(cè)到的黑洞做了最新觀測(cè),結(jié)果讓他們開(kāi)始懷疑自己對(duì)這種宇宙中最神秘的天體是否真的了解。
這項(xiàng)研究發(fā)表在2021年2月19日的《科學(xué)》(Science)雜志上。研究對(duì)象是人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)黑洞,它位于被稱(chēng)為天鵝座X-1的雙星系統(tǒng)中,它也是在不使用引力波檢測(cè)器的情況下發(fā)現(xiàn)的最大質(zhì)量的恒星級(jí)別的黑洞。
天鵝座X-1的黑洞也是離地球最近的黑洞之一。1964年,它被一個(gè)從新墨西哥州發(fā)射的亞軌道火箭上攜帶的一對(duì)蓋革計(jì)數(shù)器發(fā)現(xiàn)。
它是物理學(xué)家斯蒂芬·霍金和基普·索恩之間那場(chǎng)著名的科學(xué)賭博的主角,霍金在1974年打賭說(shuō)這不是一個(gè)黑洞,并立下字據(jù)。直到上世紀(jì)90年代,越來(lái)越多的觀測(cè)證據(jù)表明這個(gè)系統(tǒng)中心應(yīng)該是黑洞,霍金才簽字表示認(rèn)賭服輸。
盡管霍金已經(jīng)認(rèn)輸,然而對(duì)于這個(gè)雙星系統(tǒng)的性質(zhì)一直缺乏精確的測(cè)量。而在這項(xiàng)最新的研究中,一個(gè)國(guó)際天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)使用了超長(zhǎng)基線(xiàn)陣列——一種由分散在美國(guó)各地的10個(gè)天線(xiàn)組成的洲際無(wú)線(xiàn)電望遠(yuǎn)鏡,并運(yùn)用了一種巧妙的測(cè)量空間距離的技術(shù)。
研究報(bào)告的兩位合著者分別是:來(lái)自蒙納士大學(xué)物理和天文學(xué)學(xué)院的伊利亞·曼德?tīng)枺↖lya Mandel)教授和引力波發(fā)現(xiàn)(OzGrav)ARC卓越中心。研究稱(chēng),這個(gè)黑洞是如此巨大,實(shí)際上是在挑戰(zhàn)天文學(xué)家對(duì)它們是如何形成的認(rèn)知。
“因?yàn)閺暮阈潜砻娲颠^(guò)的恒星風(fēng),會(huì)使恒星丟失一部分質(zhì)量,流散到其周?chē)沫h(huán)境中。然而,要制造出如此巨大的黑洞,我們需要調(diào)低一顆明亮恒星在其一生中損失的質(zhì)量比率,這表明我們現(xiàn)有的演化模型可能高估了恒星風(fēng)的質(zhì)量損失率!甭?tīng)柦淌谡f(shuō)。
他說(shuō):“天鵝座X-1星系的黑洞一開(kāi)始以恒星的形式存在,其質(zhì)量大約是太陽(yáng)的60倍,并在數(shù)萬(wàn)年前就塌縮了。令人難以置信的是,它每隔五天半就繞著它的伴星——一顆超巨星轉(zhuǎn)一圈,兩者的距離只有地球和太陽(yáng)之間距離的五分之一。這些最新觀測(cè)結(jié)果告訴我們,黑洞的質(zhì)量是我們太陽(yáng)的20多倍——比先前估計(jì)的增加了50%!
來(lái)自國(guó)際射電天文學(xué)研究中心(ICRAR)的首席研究員詹姆斯·米勒-瓊斯(James Miller-Jones)說(shuō),在六天的時(shí)間里,研究人員觀察了黑洞的完整軌道,并在2011年使用同一望遠(yuǎn)鏡陣列對(duì)同一星系進(jìn)行了觀測(cè)。
米勒-瓊斯教授說(shuō):“這種方法,以及我們的最新測(cè)量結(jié)果表明,這個(gè)星系比我們以前以為的要遠(yuǎn)得多,其中的黑洞體積也要大得多!