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標題: 天文學家發現首個黑洞三重系統 [打印本頁]

作者: jiunn36 時間: 7 天前 標題: 天文學家發現首個黑洞三重系統

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　　V404 Cygni系統是天文學家的「心頭好」。這個雙星系統包含一個9個太陽質量的黑洞﹐且它正在吸食一顆質量略小於太陽的恆星的氣體。從天文學角度來說﹐這對黑洞之間的距離只有0.14個天文單位﹐不到水星與太陽平均距離的一半(對於此類系統來說十分正常)。
　　熾熱的氣體旋流到黑洞上形成了一個X射線燈塔。事實上﹐V404 Cygni是第一個天文學家一致認為存在黑洞的同類系統被稱為低質量X射線雙星﹐或LMXB﹐其中的「低質量」指的是伴星。但經過幾十年的研究﹐天鵝座V404仍然在給科學家們帶來驚喜。在這個系統中﹐一個黑洞正在從附近的恆星中竊取氣體。天文學家曾認為該系統只是一個雙星系統﹐但第二顆恆星的在軌道距離更遠處閃耀(上部白色閃光)。
　　早在20世紀90年代初﹐天文學家就注意到從我們的角度來看﹐另一顆恆星幾乎位於雙星的上方。大多數研究人員認為這顆恆星是一個闖入者﹐它靠近雙星只是視覺錯覺。但正如研究人員的觀測﹐這顆恆星畢竟是天鵝座V404系統的一部分。研究團隊結合了一系列地面和太空望遠鏡的觀測結果﹐確定這顆恆星與雙星一起在太空中移動。然而﹐第三顆恆星與雙星之間間隔遙遠。它距離內雙星超過3,500個天文單位﹐大約是冥王星與太陽距離的90倍。在如此遙遠的距離下﹐這顆恆星在其軌道上以每秒幾公里的速度緩慢移動。
　　此外﹐這顆恆星正進入黃金時代﹐正在從氫核聚變過渡到一顆年老﹑蓬鬆的紅巨星。基於這些信息﹐研究團隊推斷該系統的年齡在30億至50億年之間——與太陽系的年齡相仿﹐且這三個天體似乎從一開始就在一起。第三顆恆星遠非奇特﹐它可能有助於天文學家確定低質量X射線雙星起初是如何形成。
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　　黑洞是大質量恆星的殘餘﹐隨著大質量恆星年齡的增長﹐它應該與一顆小伴星合併﹐而不是脫去自己的外層﹐讓小恆星毫髮無損。2016年加州大學洛杉磯分校的研究人員提出﹐第三顆遙遠的伴星可以解決這個問題。在這種情況下﹐內雙星形成的恆星軌道更寬﹐相距約100個天文單位﹐而第三顆恆星繞這對恆星運行﹐距離約為10,000個天文單位。隨著時間的推移﹐遙遠的第三顆恆星與內雙星的引力相互作用對內雙星的軌道有一種揉捏效應以循環模式改變軌道的傾斜度﹐然後是距角。
　　即將成為黑洞的恆星老化並開始失去外層時﹐質量的變化會破壞平衡﹐導致軌道膨脹。內雙星的軌道比第三雙星的軌道膨脹得多。這種膨脹加劇了引力揉捏效應﹐使內雙星的距角發生顯著變化。在軌道高度伸長的階段﹐內雙星中的恆星和黑洞靠得很近﹐潮汐力拉伸和擠壓恆星﹐消耗其運動能量。這與其他影響相結合﹐導致內雙星的軌道急劇收縮。
　　V404 Cygni中第三雙星的特性與研究團隊的預測相符。奇怪的是﹐這個黑洞似乎平靜地死去了﹐我們通常認為大質量恆星的死亡是混亂而劇烈的﹐隨機爆炸將其殘餘物從死亡位置發射出去。天文學家發現了許多中子星﹐它們的速度都受到這種「踢動」影響﹐但黑洞在形成過程中是否也受到踢動仍不得而知。
　　如果天鵝座V404的第三雙星仍然依附在內部雙星上﹐那麼黑洞一定是在幾乎沒有「踢動」的情況下形成的﹐甚至這顆恆星可能在沒有大張旗鼓的情況下內爆形成了黑洞。

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