非凡的“三元”黑洞系統(tǒng)是有史以來第一個發(fā)現(xiàn)的此類系統(tǒng)

在距離地球約 7,800 光年的天鵝座中，潛伏著一個真正的太空怪異現(xiàn)象。在那里，一個黑洞在名為 V404 Cygni 的系統(tǒng)中反復從事行為同時科學家們既困惑又欣喜.

現(xiàn)在，它從看似無窮無盡的武器庫中抽出了一個全新的技巧：一個看不見的雙星伴星，一顆在大約 70,000 年的寬軌道上的恒星。

由于 V404 Cygni 已經有一個伴星——一顆位于近距離 6.5 天軌道上的恒星，中心黑洞正在其上悠閑地享用——新發(fā)現(xiàn)的第三個天體使該系統(tǒng)成為三位一體。

這是我們第一次看到具有這種配置的系統(tǒng)，它可能會提供一些關于如何黑洞形式。這是因為超新星爆炸，被認為是恒星質量黑洞形成的機制，應該已經打破了寬軌道的脆弱引力鍵。

“我們認為大多數(shù)黑洞是由恒星的劇烈爆炸形成的，但這一發(fā)現(xiàn)有助于對此提出質疑，”物理學家凱文·伯奇 （Kevin Burdge） 說麻省理工學院的。

“這個系統(tǒng)對黑洞演化來說非常令人興奮，它也提出了一個問題，即是否還有更多的三元組?！?/p>

事實上，我們已經知道第二顆星幾十年了;天文學家認為它只是一顆靠近 V404 Cygni 的恒星，相對來說并不起眼。

但歐洲航天局的蓋亞任務收集的數(shù)據(jù)顯示，那里發(fā)生的事情肯定比我們想象的要多。Gaia 正在繪制銀河系中物體的三維位置;但它也在映射它們在太空中移動時的方向和速度。

V404 天鵝座和這顆看似無關的恒星正以相同的方向和相同的速度在太空中移動。這表明對象已鏈接。

“幾乎可以肯定這不是巧合或意外，”Burdge 說.“我們看到兩顆恒星彼此跟隨，因為它們被這根微弱的引力鏈所連接。所以這必須是一個三重系統(tǒng)。

有證據(jù)表明黑洞形成的超新星模型。這是當一顆垂死的恒星爆發(fā)出巨大的爆炸，噴出其外部物質，而恒星的核心在重力作用下坍縮形成一個黑洞，這是宇宙中密度最大的天體。

科學家見過超新星，并解開光以測量核心物體的質量，從而推斷黑洞的產生。但這并不意味著超新星是唯一的形成機制。另一個選項是直接折疊模型。在這里，這顆大質量恒星簡單地完全內爆成一個黑洞，沒有混亂，沒有大驚小怪。

在這里，證據(jù)更難獲得。沒有混亂或大驚小怪，幾乎沒有證據(jù)。

這就是 V404 Cygni 突然變得非常有趣的地方——因為當超新星爆炸是不對稱的時（通常是這樣），能量的不平衡會給新生的黑洞帶來方向性的沖擊。

對于新連接的恒星所看到的如此寬的軌道，這很難解決。黑洞和恒星相距 3,500 個天文單位的距離，這使得它們彼此之間的引力系繩相對較弱。超新星帶來的破壞應該像一縷蜘蛛網(wǎng)一樣打破了那條束縛。

較寬的軌道分離也使得兩個經過的物體之間的引力捕獲難以解釋。Burdge 和他的同事進行了數(shù)萬次模擬，發(fā)現(xiàn)最好的解釋是，當黑洞形成時，這三個物體已經受到了引力束縛;而形成機制是直接崩潰。

“絕大多數(shù)模擬表明，實現(xiàn)這種三元組工作的最簡單方法是通過直接折疊，”Burdge 說.

這是黑洞形成的直接坍縮模型的最佳證據(jù)，它支持該機制作為解釋黑洞形成歷史的有效方式難以解決與超新星。

甚至很可能還有其他包含黑洞的大三元組，我們由于黑洞而錯過了。隱蔽性;找到它們可以幫助我們更好地了解這些天體是如何形成的，以及為什么黑洞可能會直接坍縮而不是在光芒中爆炸。

“要么我們很幸運，要么三級很常見，”天文學家 Kareem El-Badry 說加州理工學院。

“如果它們很常見，那可能會解決一些關于黑洞雙星如何形成的長期問題。三元組開辟了純二進制不可能的進化途徑。

“實際上，人們之前已經預測過黑洞雙星可能主要通過三重進化形成，但直到現(xiàn)在才有任何直接的證據(jù)?！?/p>

該研究已發(fā)表在自然界.

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