财经 房产 娱乐 地方 美食
首页 » 科技

热门看点:哈勃发现太空中的“幽灵”印记:揭示黑洞在银河系中“游荡”

2022-06-15 09:33:20 cnBeta.COM
A+ A-

黑洞的一个关键特征是,它们的引力非常强大,甚至连光都无法逃脱。这意味着天文学家们通常通过它们对其他天体的引力影响或它们所吞噬的周围物质产生的辐射来探测它们。如果没有任何附近的天体或吸积物质,整个银河系可能有数以亿计的黑洞,而地球上的天文学家基本上是看不到的。

恒星之间的巨大空间被曾经辉煌的恒星的死亡、烧毁和粉碎的残余物所包围。这些黑洞不能被直接看到,因为它们强烈的引力会吞噬光线。就像传说中的“幽灵”,它们的存在只能通过观察它们如何影响周围的环境来推断。

黑洞的质量通常是我们太阳的数倍。如此密集的东西所产生的强大引力扭曲了它周围的空间结构,就像一个保龄球在蹦床的表皮上滚动。星光在这个空间引力坑附近经过时,会发生偏转。这就是“幽灵”黑洞被发现的原因。

天文学家估计,在我们银河系的1000亿颗恒星中,应该有1亿个黑洞在“游荡”。但是,由于黑洞不发出自己的光,它们极难被发现。现在,天文学家终于有了明确的证据,可以在向银河系中心看到的暴风雪般的恒星中“大海捞针地”找到一个。远在黑洞后面的一颗恒星发出的光被从它前面经过的黑洞瞬间提亮并偏转。这是一个漫长而艰苦的测量过程,哈勃太空望远镜的精致分辨率很适合于此。黑洞强大的引力在星光的偏转上留下了独特的“指纹”,排除了其他潜在的引力透镜候选者。

我们不需要担心,因为这个黑洞在5000光年之外。但是,从统计学上看,这次探测意味着离地球最近的“游荡”黑洞可能不超过80光年。

哈勃太空望远镜确定漫游在我们银河系的孤立黑洞的质量

天文学家估计,有1亿个黑洞在我们银河系的恒星中“游荡”,但他们从未确切地确定过一个孤立的黑洞。经过六年的细致观察,美国宇航局的哈勃太空望远镜有史以来第一次提供了直接证据,证明有一个孤独的黑洞在星际空间漂移,对这个“幽灵”天体进行了精确的质量测量。到目前为止,所有的黑洞质量都是统计学上的推断,或者通过双星系统或星系核心中的相互作用来推断。恒星质量的黑洞通常与伴星一起被发现,因此这个黑洞是不寻常的。

这个新探测到的“游荡”黑洞位于5000光年之外,位于我们银河系的Carina-Sagittarius旋臂。然而,它的发现使天文学家能够估计,离地球最近的孤立的恒星质量的黑洞可能近至80光年。离我们太阳系最近的恒星,半人马座,离我们太阳系只有4光年多一点。

游荡在我们银河系的黑洞是由罕见的巨星(不到银河系恒星总数的千分之一)诞生的,其质量至少是我们太阳的20倍。这些恒星作为超新星爆炸,残余的核心被引力挤压成一个黑洞。由于自爆不是完全对称的,黑洞可能会受到冲击,像一个被炸毁的炮弹一样在我们的星系中飞驰。

望远镜无法拍摄到失控的黑洞,因为它不会发出任何光线。然而,黑洞会扭曲空间,然后偏转并放大来自任何在它身后瞬间排成一行的星光。


(资料图片)

地面望远镜监测着银河系中央隆起处丰富的星域中数百万颗恒星的亮度,当一个巨大的天体从我们和恒星之间经过时,它们中的一颗就会突然变亮。然后哈勃对最有趣的此类事件进行跟踪。

两个团队在调查中使用了哈勃的数据--一个由马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所的Kailash Sahu领导;另一个由加利福尼亚大学伯克利分校的Casey Lam领导。这两个小组的结果略有不同,但都表明存在着一个紧凑的天体。

一个前景天体从位于其身后很远的恒星前面经过时,由于其引力导致的空间扭曲将使背景恒星的光线在经过它的前面时瞬间弯曲并放大。天文学家利用这种被称为引力微透镜的现象来研究恒星和系外行星,到目前为止,在我们银河系内看到了大约3万个事件。

一个前景黑洞的特征在其他微透镜事件中显得很独特。黑洞非常强烈的引力将使透镜事件的持续时间延长到200多天。另外,如果介入的天体是一个前景星,那么它将导致测量的星光出现短暂的颜色变化,因为来自前景星和背景星的光将瞬间混合在一起。但是在黑洞事件中没有看到颜色变化。

恒星质量的黑洞的存在自20世纪70年代初以来一直为人所知,但所有的质量测量--直到现在--都是在双星系统中进行的。来自伴星的气体落入黑洞,并被加热到如此高的温度,从而发射出X射线。大约有二十多个黑洞通过它们对伴星的引力作用在X射线双星中测量了它们的质量。质量估计从5到20个太阳质量不等。在其他星系中通过黑洞和伴星之间的合并产生的引力波探测到的黑洞已经高达90个太阳质量。

Sahu说:“对孤立的黑洞的探测将为我们银河系中这些天体的数量提供新的见解。但这是一个大海捞针式的搜索。预测是,几百个微透镜事件中只有一个是由孤立的黑洞引起的。”

美国宇航局即将发射的南希·格雷斯·罗曼太空望远镜将发现几千个微透镜事件,其中许多预计是黑洞,并且将以非常高的精度测量偏转。

在1916年的一篇关于广义相对论的论文中,爱因斯坦曾预言,他的理论可以通过观察太阳的引力抵消背景恒星的明显位置而得到检验。在1919年5月29日的一次日食中,由天文学家亚瑟·爱丁顿和弗兰克·戴森领导的合作对这一点进行了测试。爱丁顿和他的同事测量到一颗背景星被偏移了2角秒,验证了爱因斯坦的理论。这些科学家们很难想象,一个多世纪后,这种同样的技术会被用来--以难以想象的千倍精度--寻找整个银河系的黑洞。

责任编辑:bH_03165

关键词: 科学探索 哈勃发现太空中的幽灵印记揭示黑洞在银河

点击查看全文(剩余0%)

相关新闻