您當前的位置 : 東北網  >  東北網國際  >  天下博覽
搜 索
霍金曾因它賭輸 史上首個恆星級黑洞被精確測量
2021-02-22 09:42:09 來源:科技日報  作者:陸成寬
關注東北網
微博
Qzone

  霍金曾因它賭輸史上首個恆星級黑洞被精確測量

  X射線雙星系統天鵝座X1是不是黑洞?霍金曾說,它不是!為此,他還專門與人打賭。

  2月19日,《科學》雜志和《天體物理學報》上線的三篇文章聯合發布了對歷史上發現的第一個恆星級黑洞——天鵝座X1的最新精確測量結果。來自澳大利亞、美國和中國的三個團隊分別獨立對黑洞天鵝座X1的距離、質量、自轉及其演化做了最為精確的測量和限制,發現此系統包含了一個21倍太陽質量的黑洞,並且其自轉速度極快接近光速。這是迄今發現並確認的唯一一個黑洞質量超過20倍太陽質量且自轉如此之快的X射線雙星系統。

  天鵝座X1是一個X射線雙星系統,除了包含能夠產生X射線源的致密星之外,還包含一個藍巨星。『自從這個系統在1964年被美國探空火箭首次發現以來,其中致密天體究竟是黑洞還是中子星的問題一直是高能天體物理研究領域的熱點。』中科院國家天文臺研究員苟利軍說。

  對致密天體究竟是黑洞還是中子星,上世紀70年代,物理學家索恩和霍金還專門打賭,並立下字據。直到上世紀90年代,越來越多的觀測證據表明這個系統中心應該是黑洞,霍金纔簽字表示認賭服輸。

  盡管霍金已經認輸,然而對於這個系統的性質一直缺乏精確的測量。2011年,苟利軍研究員和合作者就對這顆黑洞的性質首次做了一次精確測量的嘗試。當時得出的結果是:這個黑洞系統與地球的距離為6067光年,質量為14.8倍的太陽質量,並且發現黑洞的視界面在以72%的光速轉動。

  2013年,歐洲航空局的蓋亞衛星發射昇空,計劃對銀河系內的10億顆恆星的距離進行精確測量,當然也包括天鵝座X1在內的X射線雙星。結果,蓋亞衛星所給出的天鵝座X1的距離要比之前的距離遠一些,大約為7100光年。

  澳大利亞柯廷大學教授米勒-瓊斯所領導的研究團隊,利用美國的甚長基線乾涉陣列,通過三角視差方法對天鵝座X1的距離再次進行測量和確認。團隊把新的觀測數據和之前的觀測數據相結合,同時消除了天鵝座X1的噴流運動所導致的系統誤差效應之後,最終得到了天鵝座X1黑洞的最新距離,這一結果為7240光年,精度達到8%,這個距離和蓋亞衛星給出的距離完全一致。

  在此基礎之上,合作團隊重新分析光學數據,發現黑洞質量增加了50%,增加到了21倍的太陽質量,精度為10%,這是X射線雙星系統中目前唯一一個主星質量超過20倍太陽質量的黑洞X射線雙星系統。

  結合新得到的距離和質量的測量結果,我國天文學家領導的研究團隊分析了X射線光譜數據,從而對黑洞的自轉速度進行了精確限制,相比之前的測量結果,發現此次測量的黑洞轉動更加極端,黑洞視界面正在以至少95%的光速自轉,這也是目前已知的唯一一個以如此高速度轉動的黑洞系統。

  系統參數完整並且高精度的測量使得研究人員可以對此系統的演化過程做出一個更嚴格的限制。澳大利亞莫納什大學教授曼德爾的研究顯示,要想形成如此重量並且轉動極快的黑洞,星風損失應該要比之前預計的小好幾倍,而此黑洞的前身星可能重達60倍的太陽質量。

  苟利軍表示,精確的系統參數測量也給我們提供了和引力波所探測到的黑洞進行比較的機會。天鵝座X1的自轉極快,這和引力波所發現的黑洞系統表現出完全不同的轉動特征,這也意味著此系統很有可能與引力波系統有著完全的不同形成機制。

責任編輯:遲灝
圖片版權歸原作者所有,如有侵權請聯系我們,我們立刻刪除。
頻道推薦