罕見黑洞“三體”系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)

據(jù)最新一期《自然》雜志發(fā)表的一項研究，美國麻省理工學(xué)院和加州理工學(xué)院物理學(xué)家報告稱，他們觀測到了一個黑洞“三體”系統(tǒng)。這一驚人的發(fā)現(xiàn)拓寬了人們對黑洞、黑洞所能容納的天體以及黑洞形成方式的認知。

原本認為的雙星系統(tǒng)V404天鵝座（藝術(shù)圖）是三星系統(tǒng)的一部分。圖片來源：美國科學(xué)促進會網(wǎng)站

通常出現(xiàn)的黑洞系統(tǒng)是雙星系統(tǒng)，由一個黑洞和一個伴星，如恒星、密度更大的中子星或另一個黑洞組成，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”，原本被認為是一個低質(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黑洞旋轉(zhuǎn)，只不過距離要遠得多。物理學(xué)家估計，這顆遙遠的恒星距離黑洞的距離是地球距離太陽的3500倍，這也相當(dāng)于冥王星距離太陽的100倍。這顆伴星每7萬年繞黑洞旋轉(zhuǎn)一周。因此，中心黑洞與兩顆伴星通過引力產(chǎn)生“羈絆”，猶如“三重奏”。

這個“三體”系統(tǒng)中的黑洞能對如此遙遠的物體產(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，早就應(yīng)該把外圍恒星甩走了。

研究人員通過模擬實驗發(fā)現(xiàn)，該系統(tǒng)中的黑洞是通過一種更溫和的“直接坍縮”過程形成的，即恒星簡單地向內(nèi)坍縮，在沒有經(jīng)過“最后的閃耀”的情況下形成黑洞。這種方式幾乎不會干擾任何被較弱引力束縛著的遙遠天體，也是能讓該“三體”系統(tǒng)穩(wěn)定存在的最簡單方式。

研究團隊表示，這個“三體”系統(tǒng)有40億年的歷史，其中的黑洞可能是首個由這種較溫和過程形成的黑洞。對于研究黑洞的演化來說，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。