@ 2020.05.09 , 17:49

“我们家门口”的黑洞

原文:https://www.theatlantic.com/science/archive/2020/05/closest-known-black-hole/611188/

在赤道以南的夜空,有一群暗淡的星座,它们并不以神话中的事物命名,因为北半球的古希腊人并不知道它们的存在。在18世纪中期,一个法国天文学家坐船航行到南半球,他观察到了这些星座,把它们命名为一些日常的小物件:一个望远镜、一个显微镜、一个摆钟,一个画架……“这就像是某个人的阁楼!”日后有位美国天文学家评论道。

就像杂乱无章的阁楼间,这个天空角落里也隐藏了一些巨大的秘密。

天文学家们在这个角落里的一个叫做“望远镜”的星座中发现了一个黑洞,它就位于我们1000光年外,比以往观察到的任何黑洞都要近。一千光年看起来离我们很远,但在宇宙的范围,这个距离非常非常近。

“在银河系的尺度下,这就相当于是我们的后花园。”此项研究的领导者,天文学家 Thomas Rivinius 告诉我说,“它几乎就在我们家门口。”

我们把这个新发现的黑洞和之前发现的一些黑洞比较一下:比如说举世闻名的银河系中央黑洞,它位于25,000光年之外,而另一个有名的黑洞,就是在去年有拍到照片的那位,它身处另一个星系,距离我们有5,500万光年。在南半球远离光污染的地方,你甚至可以用肉眼看到围绕这个新黑洞运行的两颗恒星,就像是夜空被针尖戳破的两个小点。

所以假如这个黑洞一直就在那儿,为什么天文学家们现在才找到它呢?

嗯,首先最显然的一点是:黑洞是不可见的。找到这些宇宙中最黑暗物体的方法,是去寻找那些围绕着它们的发光线索。天文学家们发现的大多数黑洞——大概有几十个——都是因为它们正在吞噬周围的恒星,把恒星的材料拉向自己,直到它们再也无法逃离。这个过程十分耀眼,远在地球上的我们可以轻易的探测到黑洞的存在,甚至都没法忽视它的存在。“有时它们会成为夜空中最耀眼的物体”,MIT的天体物理学家 Erin Kara 说,“事实上,有些黑洞散发出的辐射实在太高了,我们很难在不损坏望远镜电子元件的情况下去观察他们。”

新发现的这个黑洞不在此类。它位于一个双恒星的系统,与另外两位同伴和平共处。天文学家们在几年前的恒星成对运行研究项目中曾经观测过这个系统,他们当时把它命名为 HR 6819, 当时并不知道这个黑洞的存在。他们在分析数据时发现了一些异常,尤其是内侧的恒星,它的运行速度实在太高了,以至天文学家们推测在它周围还潜伏着第三者。(这个团队把此项研究搁置了数年,直到天文学家Stanislav Stefl 指出这个隐形的物体可能是个黑洞。)

天文学家们发现,不明物体的质量必须得非常大才能对恒星产生这种规模的拉扯,根据计算得到它的质量大约是太阳的四倍,这几乎和内侧的恒星一般大小。“你几乎没可能藏得住这种大小的东西,”Rivinius 说,“就算它是隐形的也不行。”

文章开头的演示动画显示了两颗恒星与它们的黑洞的运行状态。尽管看起来好像内侧恒星(轨道显示为蓝色)和黑洞(红色)正在相互追逐,但事实上这些物体是在彼此绕行。 内侧恒星每40天完成一次快速的环绕,而外侧恒星则需要长得多的时间。

别担心,除了离地球近一些以外,这个黑洞对我们来说很安全。相比于四百万倍太阳质量的银河系中央黑洞,它只是个小蚂蚁。而且它也没有近到能对我们产生威胁的地步。“物体得离它非常近才会被吸入”,Rivinius 说。

或许像这样的黑洞还有很多。黑洞是恒星在生命末期经历了绚丽爆炸之后的副产品,有些,像是超新星,甚至可以短暂的点亮整个星系。但在我们旁边的这个黑洞不一样,它的恒星同伴在灾难中幸存了下来。

天文学家们估计在我们星系里存在着数以亿计的黑洞。最近的发现给了他们新的想法,或许就在夜空中,在我们最为熟悉的光点周围,就潜伏着一些黑洞。“注意,这只是我们至今发现的距离最近的黑洞,”阿姆斯特丹大学天体物理学家 Sera Markoff 说,“那么或许还会有更近的。”

在天文学中有一个普遍的假设,即我们人类在宇宙中并不处于某个特殊的位置,我们在此所发现的,在我们的星际邻居那里也应该会有类似的发现。南欧天文台的 Dietrich Baade 把这个假设比作是在一个热带城市看到蜂鸟的可能性。

“假如我在一个普通的酒店阳台吃早餐时看到一只蜂鸟,那我就该确信这周边还有很多的蜂鸟,因为毕竟我的酒店不是位于特殊的位置。”Baade 说。

我们“周边”可能还有其他的黑洞,隐藏在耀眼的星星背后,与它们一起交织成我们所看到的夜空。或许还有些黑洞只是独身一人,漂流在最黑暗的空间里,没有任何光线能揭示出他们的存在,就像身处黑暗中的阁楼,而你又没有手电筒。


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