快科技资讯 03月07日
每秒550公里!一颗恒星被神秘黑洞狠狠甩飞
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中国科学院国家天文台的研究揭示了超高速恒星J0731+3717的起源。这颗恒星在2000万年前曾是球状星团M15的一员,因“希尔机制”受到中等质量黑洞的引力作用,以550公里/秒的速度被抛射出去。该黑洞质量约为1700-3200个太阳,其存在对解释超大质量黑洞的起源至关重要。此外,引力波探测也为寻找中等质量黑洞提供了新手段。例如,引力波信号GW190521可能来自中等质量黑洞,该事件中两个黑洞合并产生了一个142倍太阳质量的黑洞,并释放了相当于9倍太阳质量的引力波。

🚀J0731+3717是一颗超高速恒星,它曾是球状星团M15的一部分,由于“希尔机制”的作用,被一个中等质量黑洞以极高的速度抛射出来,开始了星际流浪。

🕳️研究表明,这个导致恒星加速抛射的引力源很可能是一个中等质量黑洞,其质量估计在1700到3200个太阳之间。中等质量黑洞是介于恒星级黑洞和超大质量黑洞之间缺失的一环,它的确认存在对理解超大质量黑洞的起源具有重要意义。

🌌引力波探测为寻找中等质量黑洞提供了新的途径。LIGO和Virgo探测器已经发现了多次黑洞并合事件,其中引力波信号GW190521被认为是来自中等质量黑洞的合并,合并后形成了一个质量为142倍太阳质量的黑洞,并释放出巨大的引力波能量。

快科技3月7日消息,广袤无垠的宇宙中,恒星一般都属于某个星系、星团,但也有一些恒星,已经或正在努力挣脱束缚,在星间际流浪,因此往往速度极快,这就是高速星,比如今天要说的J0731+3717。

中国科学院国家天文台领导的研究团队,通过盖亚(Gaia)卫星和中国郭守敬望远镜(LAMOST)的数据,揭开了这颗超高速恒星的秘密:

大约2000万年前,它曾是球状星团M15的一员,在某种强大引力的拉扯之下,以高达550公里/秒的速度被狠狠甩了出去。

这就是名为“希尔机制”(Hills Mechanism)的动力学效应:当一对紧密绕转的双星过于接近某个超强引力源时,其中一颗恒星会被捕获,另一颗像弹弓一样被加速甩出。


球状星团M15

根据计算,能在如此之短时间内,将一颗恒星以如此高的速度抛射出去,最可能的引力源就是一个中等质量黑洞,质量约为1700-3200个太阳。

而中等质量黑洞,正是介于恒星级黑洞、超大质量黑洞之间,缺失的一环,质量在百个到数十万个太阳之间,确认其存在对于解释超大质量黑洞的起源至关重要。


左为中等质量黑洞所在星系的图像,中为中等质量黑洞撕裂恒星的艺术想象图,右为分析光变曲线得到的功率密度谱

随着引力波探测的引入,寻找中等质量黑洞也有了新的、强有力的手段。

美国的激光干涉引力波天文台LIGO、欧洲的Virgo探测器已经陆续发现了100多次黑洞并合事件,大多数是十倍太阳质量的恒星级黑洞。

2019年5月发现的引力波信号GW190521,极有可能就是来自中等质量黑洞。

分析显示,这次事件是由两个质量分别约85被、66倍太阳质量的黑洞相互绕旋并合产生的,新的黑洞质量达到142倍太阳质量。

换言之,在双黑洞合并的瞬间,大约9倍太阳质量以引力波的方式释放。

这是人类首次在引力波中直接观测到质量超过百倍太阳质量的黑洞,也是迄今最清晰的中等质量黑洞探测实例。


GW190521并合事件中两颗黑洞螺旋合并(艺术想象图)

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