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翻转!距离地球最近的黑洞或被“撤销”

时间:2022-03-07 05:19:51       来源:腾讯网

2020年5月,由欧洲南方天文台(ESO)天文学家领导的一个团队报告了距离地球最近的黑洞(详见《太阳系“邻居”惊现黑洞!》),它位于距离地球仅1000光年的 HR 6819 系统中。然而,他们的研究结果受到了其他研究人员的质疑,包括比利时鲁汶大学(KU Leuven, Belgium)的一个国际团队。在3月2日发表于《天文学和天体物理学》(AAp)的一篇论文中,这两个团队联合报告,事实上 HR 6819 中并没有黑洞,它是一个“吸血鬼”双星系统,正处于一个极为罕见且短暂的演化阶段。

HR 6819 系统艺术画(来源:ESO/L. Cal ada)

HR6819 距离地球只有 1100 光年。2020年的发现引起人们极大的兴趣。当时托马斯·里维纽斯(Thomas Rivinius)的团队利用拉西亚天文台2.2米口径的望远镜的数据,认为 HR 6819 是一个三重系统,一颗B 型恒星和一个恒星级黑洞 BH(质量应该大于5倍太阳质量)在十分近的距离上相互绕转,每40天便绕一圈;而另有一颗Be 型恒星绕着它们俩运行。

不过,当时在比利时鲁汶大学攻读博士学位的茱莉亚·博登斯坦(Julia Bodensteiner)团队随即提出质疑,认为黑洞并非唯一选项。他们认为 HR 6819 系统可能只需要两颗恒星就能解释,根本不存在黑洞。

早先的研究对 HR 6819 系统的解释(来源:ESO/L. Cal ada)

原来,当时的观测结果只是来自 HR 6819 的光谱,其中表现出了宽吸收线窄吸收线和一条略特殊的发射线。研究团队将其解释为(BH+B)+Be 的组合。彼时,受限于观测数据,无法得出结论,就算重复实验也无济于事。于是,两个团队相约合作使用地球上最强大的望远镜——ESO 的甚大望远镜(VLT)和甚大望远镜干涉仪(VLTI)重新观测 HR 6819,以解开这个谜团。

HR 6819 在天空中的位置(来源:Sky&Telescope)

最终,在高空间分辨率的图像上,研究人员将星点分解出了两个明亮的光源,它们之间的距离仅为日地距离的三分之一。然而,并没有找到另一个更为遥远的光点。这些数据极大地支持了第二种解释—— HR 6819 是一个没有黑洞的双星系统,一颗 Be 型恒星和一颗 B 型恒星

B 型恒星是个常见的主序星,表面温度约为 20000K。而Be 型恒星是指一种光谱型类似 B 型星,但同时又存在明显的一条或多条巴尔默发射线的星。通常认为,它的发射线来自恒星快速旋转时从恒星喷出的星周物质——即恒星喷出的物质形成了一个气体盘。

对 HR 6819 系统观测到的光谱特征的两种解释(来源:ESO/J. C. Munoz-Mateos, D. Catricheo/水兄)

研究人员认为,之所以观测到这样的双星系统,是因为当前我们正好处在一个极为特殊的时期。两个距离非常近的恒星被称为密近双星系统,其中一颗会像“吸血鬼”一样吸积另一颗恒星的物质,这原本算是比较常见的现象。然而,现在我们看到的恰恰是整个吸积过程中一个非常特殊而短暂的时期——一颗恒星刚刚吸走了其伴星上的外层大气。而这个“吸血鬼”因为获得了大量额外的质量而加速旋转,从而形成了一个气体盘。

对 HR 6819 系统两种模型轨道特征的描述(来源:A. J. Frost et al. 2022)

从一定程度上说,这比发现“距离地球最近的黑洞”更加令人兴奋。因为它给我们一个难得的机会去研究那些“吸血鬼”是如何影响大质量恒星的演化的,而大质量恒星的演化是超新星爆炸、引力波等另一些我们非常喜欢的重大宇宙事件的源头。

不过,这项研究依然存在些许疑惑,两颗恒星的质量差异并不悬殊,按理说 B 型恒星绕 Be 型恒星运动时也会引起后者的摆动,那么为什么那颗 Be 型恒星的谱线没有表现出微量的偏移呢?

参考资料:

[1] “Closest black hole” system found to contain no black hole

(https://www.eso.org/public/news/eso2204/)

[2] Juan Carlos Mu oz Mateos, Case of Missing Black Hole

(https://www.eso.org/public/blog/case-of-missing-black-hole/)

[3] A. J. Frost et al. HR 6819 is a binary system with no black hole

(DOI: 10.1051/0004-6361/202143004)

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关键词: 翻转距离地球最近的黑洞或被撤销 hr6819