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哈勃发现逃跑的黑洞(令人惊叹的宇宙 哈勃深空场)

Time:2024-06-15 19:52:36 Read:883 作者:CEO

黑洞的一个关键特征是它们的引力非常强,甚至连光也无法逃脱。这意味着天文学家通常通过它们对其他天体的引力影响或它们吞下的周围物质产生的辐射来检测它们。如果附近没有任何物体或吸积物质,整个银河系可能存在数十亿个黑洞,而地球上的天文学家基本上看不到这些黑洞。

恒星之间的广阔空间被曾经辉煌的恒星死亡、烧毁和破碎的残余物所包围。这些黑洞无法直接看到,因为它们的强大引力会吞噬光。就像传说中的“幽灵”一样,它们的存在只能通过观察它们如何影响周围环境来推断。

哈勃发现逃跑的黑洞(令人惊叹的宇宙 哈勃深空场)

黑洞的质量通常是太阳的几倍。如此致密的物体的强烈引力会扭曲其周围的空间结构,就像保龄球在蹦床表面滚动一样。当星光经过这个空间引力坑附近时,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“徘徊”。然而,由于黑洞本身不发光,因此很难被探测到。现在,天文学家终于有了明确的证据,可以在银河系中心的恒星暴风雨中找到一根针。远离黑洞后方的恒星发出的光会瞬间变亮,并被经过它前面的黑洞所偏转。这是一个漫长而艰苦的测量过程,哈勃太空望远镜的精细分辨率非常适合这个过程。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,因为这个黑洞距离我们有5000光年。不过,从统计上来说,这次探测意味着距离地球最近的“徘徊”黑洞可能不会超过80光年。

哈勃太空望远镜确定了我们银河系中漫游的孤独黑洞的质量

天文学家估计,在我们银河系的恒星中,有1亿个黑洞“徘徊”,但他们从未精确定位过一个孤立的黑洞。经过六年的细致观测,美国宇航局的哈勃太空望远镜有史以来第一次提供了一个孤独黑洞在星际空间中漂流的直接证据,并提供了这个“幽灵”物体的精确质量测量。到目前为止,所有黑洞质量都是通过统计推断或通过双星系统或星系核心的相互作用推断的。恒星质量黑洞通常与伴星一起被发现,所以这个黑洞很不寻常。

这个新发现的“徘徊”黑洞位于我们银河系的船底座-人马座旋臂中,距离我们5000 光年。然而,它的发现让天文学家估计距离地球最近的孤立恒星质量黑洞可能距离地球近80 光年。距离我们太阳系最近的恒星半人马座距离只有4 光年多一点。

徘徊在我们银河系中的黑洞诞生于罕见的巨型恒星(不到银河系恒星总数的千分之一),其质量至少是太阳的20 倍。这些恒星爆炸成超新星,残余的核心被引力挤压成黑洞。由于自毁过程并不完全对称,黑洞可能会受到冲击,并像一颗爆炸的炮弹一样在我们的星系周围猛冲。

望远镜无法拍摄失控的黑洞,因为它不发出任何光。然而,黑洞会扭曲空间,然后偏转并放大来自其后面暂时排列的任何恒星的光线。

地面望远镜监测银河系中央核球丰富星场中数百万颗恒星的亮度,当一个巨大的物体经过我们和恒星之间时,其中一颗恒星会突然变亮。然后哈勃追踪最有趣的此类事件。

两个团队在他们的调查中使用了哈勃数据,其中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。另一个由加州大学伯克利分校的Casey Lam 领导。两组的结果略有不同,但都表明存在致密物体。

当前景物体经过其后方较远的恒星前方时,其引力引起的空间扭曲会导致背景恒星发出的光在经过其前方时瞬间弯曲和放大。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,我们已经在银河系内观察到了大约30,000 个事件。

(资料图片仅供参考)

一个前景黑洞的特征在其他微透镜事件中显得独一无二。黑洞非常强大的引力会将透镜效应的持续时间延长至200多天。此外,如果中间物体是前景恒星,则会导致测量到的星光发生短暂的颜色变化,因为来自前景和背景恒星的光会暂时混合在一起。但在黑洞事件期间没有看到颜色变化。

自20 世纪70 年代初以来,人们就知道恒星质量黑洞的存在,但迄今为止,所有质量测量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很高的温度,从而发射出X 射线。大约两打黑洞的质量是通过X 射线双星对伴星的引力效应来测量的。质量估计范围为5 到20 个太阳质量。通过黑洞与伴星合并产生的引力波,在其他星系中也发现了质量高达90 个太阳质量的黑洞。

萨胡说:“对孤立黑洞的探测将为我们银河系中这些物体的数量提供新的见解。” “但这就像大海捞针一样。预测是,只有数百个微透镜事件中只有一个是由孤立的黑洞引起的。”造成的。”

美国宇航局即将推出的南希·格雷斯·罗马太空望远镜将发现数千个微透镜事件,其中许多预计是黑洞,并将以非常高的精度测量偏转。

在1916 年发表的一篇关于广义相对论的论文中,爱因斯坦预言,他的理论可以通过观察太阳引力抵消背景恒星的视位置来检验。天文学家阿瑟·爱丁顿(Arthur Eddington) 和弗兰克·戴森(Frank Dyson) 领导的一项合作在1919 年5 月29 日的日食期间对此进行了测试。爱丁顿和他的同事测量了一颗背景恒星移动了2 角秒,证实了爱因斯坦的理论。这些科学家很难想象一个多世纪后,同样的技术将被用来——以难以想象的千倍精度——在整个银河系中寻找黑洞。

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