黑洞界小不點對人類的威脅逐漸顯露,第一個下馬威8000光年外上演

理論上看,黑洞的質量是太陽的五到六倍,而天文學家新發現的這個黑洞質量只有太陽的3。3倍,比一般閃亮、能夠發射X射線和以引力波方式在宇宙中傳播訊號的那些黑洞質量要小的多。目前我們引力波的敏感質量要達到太陽質量的20到30倍,太小了難以探測,所以天文學家幾乎找不到這麼小質量的微型黑洞。

說到黑洞,有兩個傢伙你肯定要知道,第一個是銀河系中心的人馬座A黑洞,這是統領銀河系的龐然大物,質量相當於400萬個太陽,距離地球2。6萬光年。另一個就是天鵝座X-1黑洞,質量大約為14個太陽,距離地球6000多光年。需要指出的是,3000多光年外的麒麟座V616目前還是黑洞候選者,暫時不列出。從這兩個資料可以看出,最近的黑洞距離我們幾千光年。問題來了,到底是黑洞普遍距離我們很遠,還是我們的探測方法、精度不夠,無法找到更多的黑洞呢?答案當然是後者。因為比天鵝座X-1黑洞還遠一些的地方,科學家發現了一個更驚人的黑洞,這就是一顆質量僅為3。3倍太陽質量的黑洞,距離我們僅僅8000光年。目前這顆黑洞還沒有給出確定的編號,但已經讓科學家感到擔憂。

黑洞界小不點對人類的威脅逐漸顯露,第一個下馬威8000光年外上演

圖注:《星際穿越》中基普索恩設想的卡岡圖亞黑洞,非常明亮的原因是其吞噬了物質,質量更是達到1億倍太陽質量

黑洞界小不點對人類的威脅逐漸顯露,第一個下馬威8000光年外上演

圖注:銀河系黑洞,質量為400萬倍太陽質量,恰恰我們並不害怕

兩招鎖定目標

這是一個幾乎不可能找到的黑洞,全靠運氣。發現該黑洞是一個偶然,天文學家在執行APOGEE阿帕奇點天文臺銀河系演化實驗時,利用位於新墨西哥的觀測平臺對夜空進行巡視,這也是新斯隆數字巡天III期專案。天文學家利用光譜資料搜尋恆星的調查資料,對10萬顆及以上的恆星進行觀測,發現有一些恆星多普勒頻移現象十分明顯。所謂的多普勒頻移就是當一個物體遠離地球時,發出光的波長變長,這個過程被稱為“紅移”現象;當一個物體靠近地球發出的光波長較短,與紅移現象相對應的,這個過程叫作“藍移”現象,由此可以判斷其執行方向。

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圖注:探空氣球攜帶HERO望遠鏡拍攝的天鵝座X-1黑洞

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圖注:天鵝座X-1黑洞釋放的噴流,長達數光年,這說明該黑洞已經顯示自己的存在

在這些資料中,科學家發現了一顆編號為2MASS J05215658+4359220的恆星,距離我們大約8000光年。其亮度在持續地變亮或變暗,而且它的亮度是根據圍繞恆星運轉物質的執行週期變化的。其多普勒頻移較為明顯,透過觀測研究它們的光變曲線,發現這顆恆星的亮度在持續地變亮或變暗,而且它的亮度是根據圍繞恆星運轉物質的執行週期變化的。

調取這顆恆星的光變曲線專案叫做ASAS-SN全天自動超新星搜尋專案,可監控全天突然出現的超新星,透過遍佈全球的天文望遠鏡監測夜空,大規模地收集大量恆星的觀測資料。當然這些資料都是計算機存檔,你需要調取才能獲得其詳細資料。這裡說個題外話,我們目前掌握了太陽系周圍大約10萬顆恆星的基本資料,但計算機無法挑選出有用的資訊,只要遇到問題了,再從資料庫中檢索出目標恆星,這次也不例外,2MASS J05215658+4359220恆星就這樣被鎖定。

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圖注:ASAS-SN超新星搜尋專案望遠鏡

又小又近,還不發射X射線

那麼該恆星光變曲線異常是因為其伴星看不見,很快我們認識到這是一個黑洞。但是問題又來了,黑洞吸積伴星物質,會發射X射線,為何在如此近的距離上,這個黑洞都不發作呢?撥開層層偽裝,科學家終於抓到問題的核心,這應該是一顆質量非常小的黑洞,其吸積半徑非常小,進一步分析和計算,得出該黑洞的質量僅為3。3倍太陽質量!重新整理了黑洞質量下限!

理論上看,黑洞的質量是太陽的五到六倍,而天文學家新發現的這個黑洞質量只有太陽的3。3倍,比一般閃亮、能夠發射X射線和以引力波方式在宇宙中傳播訊號的那些黑洞質量要小的多。目前我們引力波的敏感質量要達到太陽質量的20到30倍,太小了難以探測,所以天文學家幾乎找不到這麼小質量的微型黑洞。這個天體質量極小,容易轉變成一顆超大質量中子星,如果該物質的質量快要達到預估的巔峰值,那除了黑洞沒有別的可能。如果這個3。3倍太陽質量的黑洞能夠一直保持著這樣的質量不變,那麼天文學家就有機會發現這些同類型黑洞的位置。此研究一旦被證實,就說明宇宙中很可能存在著大量不發射X射線的黑洞。

黑洞界小不點對人類的威脅逐漸顯露,第一個下馬威8000光年外上演

圖注:微型黑洞難以察覺

作為2MASS J05215658+4359220恆星的伴星,這個黑洞吸積半徑太小,還無法對這顆恆星構成實質性的影響,相當於潛伏在其周圍。由於其沒有吸積物質,也不會發射X射線,就像一個引力陷阱那樣恐怖。最關鍵的是,其距離我們僅為8000光年,換個角度看,要不是這次偶然的發現,我們還不知道在幾千光年外,還有這樣的黑洞存在。

威脅程度增加

微型黑洞並不可怕,問題在於我們找到它們的方法落後,引力波探測器的靈敏度不夠,目前能夠用的方法就是透過伴星的光變曲線異常來發現。換個角度看,如果微型黑洞沒有伴星呢?那麼我們根本沒有方法找到它們,這就是微型黑洞的一個死穴。

黑洞界小不點對人類的威脅逐漸顯露,第一個下馬威8000光年外上演

圖注:LIGO引力波探測器靈敏度仍然不夠