科技日?qǐng)?bào)記者 張佳欣
據(jù)最新一期《自然》雜志發(fā)表的一項(xiàng)研究，美國(guó)麻省理工學(xué)院和加州理工學(xué)院物理學(xué)家報(bào)告稱，他們觀測(cè)到了一個(gè)黑洞“三體”系統(tǒng)。這一驚人的發(fā)現(xiàn)拓寬了人們對(duì)黑洞、黑洞所能容納的天體以及黑洞形成方式的認(rèn)知。
通常出現(xiàn)的黑洞系統(tǒng)是雙星系統(tǒng)，由一個(gè)黑洞和一個(gè)伴星，如恒星、密度更大的中子星或另一個(gè)黑洞組成，它們相互環(huán)繞旋轉(zhuǎn)，在黑洞引力的作用下形成緊密的軌道“伴侶”。
此次發(fā)現(xiàn)的“三體”系統(tǒng)名為“V404天鵝座”，原本被認(rèn)為是一個(gè)低質(zhì)量X射線雙星系統(tǒng)（LMXB），距離地球約8000光年。其中心黑洞正在吞噬一顆每6.5天就會(huì)螺旋式靠近它的小恒星，這種配置與大多數(shù)雙星系統(tǒng)相似。但令人驚訝的是，似乎還有第二顆恒星在圍繞這個(gè)黑洞旋轉(zhuǎn)，只不過(guò)距離要遠(yuǎn)得多。物理學(xué)家估計(jì)，這顆遙遠(yuǎn)的恒星距離黑洞的距離是地球距離太陽(yáng)的3500倍，這也相當(dāng)于冥王星距離太陽(yáng)的100倍。這顆伴星每7萬(wàn)年繞黑洞旋轉(zhuǎn)一周。因此，中心黑洞與兩顆伴星通過(guò)引力產(chǎn)生“羈絆”，猶如“三重奏”。
這個(gè)“三體”系統(tǒng)中的黑洞能對(duì)如此遙遠(yuǎn)的物體產(chǎn)生引力束縛，究竟是如何形成的呢？如果黑洞是由一顆典型的超新星形成，那么在劇烈的超新星爆發(fā)時(shí)，早就應(yīng)該把外圍恒星甩走了。
研究人員通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)中的黑洞是通過(guò)一種更溫和的“直接坍縮”過(guò)程形成的，即恒星簡(jiǎn)單地向內(nèi)坍縮，在沒(méi)有經(jīng)過(guò)“最后的閃耀”的情況下形成黑洞。這種方式幾乎不會(huì)干擾任何被較弱引力束縛著的遙遠(yuǎn)天體，也是能讓該“三體”系統(tǒng)穩(wěn)定存在的最簡(jiǎn)單方式。
研究團(tuán)隊(duì)表示，這個(gè)“三體”系統(tǒng)系統(tǒng)有40億年的歷史，其中的黑洞可能是首個(gè)由這種較溫和過(guò)程形成的黑洞。對(duì)于研究黑洞的演化來(lái)說(shuō)，這一發(fā)現(xiàn)非常令人興奮，它也引發(fā)了宇宙中是否存在更多“三體”系統(tǒng)的猜想。
