天文学家可能发现了有史以来最小的黑洞

研究银河系黑洞的天文学家们发现了他们所认为的一种新型黑洞。这类之前不为人知的黑洞可能比之前被称为最小黑洞要小。

研究人员在进行黑洞普查时发现了这一现象。除了分享一种寻找黑洞的新方法外，他们的发现还发表在周四的《科学》(Science)杂志上。

这项研究的主要作者、俄亥俄州立大学(Ohio State University)天文学教授托德·汤普森(Todd Thompson)说:“我们的研究表明，在寻找黑洞的过程中，还有另外一个种群有待我们真正探索。”

黑洞可以在恒星死亡、坍缩和爆炸后形成，产生强大的引力漩涡，以致于光都无法逃脱它们。它们可以在星系中心找到，就像一个超大质量的引擎。

但情况并不总是如此。当一些恒星死亡和坍缩时，它们会形成中子星，它们体积小，密度大得令人难以置信。

这些都是重要的研究，因为天文学家可以了解恒星的演化和黑洞的形成。

但如果天文学家只关注超大质量的黑洞，比如银河系中心的黑洞和中子星，他们就会错过整个黑洞统计数据，研究人员说。他们将其与只包括特定尺寸的黑洞进行了比较。

“人们试图理解超新星爆炸，超大质量的黑色恒星是如何爆炸的，这些元素是如何在超大质量恒星中形成的，”汤普森说。“所以，如果我们能发现一个新的黑洞种群，它将告诉我们更多关于哪些恒星会爆炸，哪些不会，哪些会形成黑洞，哪些会形成中子星。它开辟了一个新的研究领域。”

黑洞经常出现在双星系统中，两颗恒星围绕彼此运行——就像我们在《星球大战》(Star Wars)系列电影中看到的塔图因(Tatooine)上的两个太阳。

如果一颗恒星死亡，另一颗仍会围绕它所在的空间运行，即使那个空间现在被黑洞或中子星填充。

在这项研究之前，天文学家发现黑洞的质量是太阳的5到15倍，而中子星的质量只有太阳的2倍。但是，如果中子星的质量达到太阳质量的2.5倍以上，它就会坍缩成黑洞。然后，这个黑洞会增长。

在被称为LIGO的引力波观测站发现两个黑洞在180万光年外的星系中合并成一个后，情况发生了变化。这两个巨大的黑洞分别是太阳质量的31倍和太阳质量的25倍。

汤普森说:“立刻，所有人都惊呼‘哇’，因为这是一件如此壮观的事情。”“这不仅是因为它证明了LIGO是可行的，还因为它拥有庞大的用户群。这么大的黑洞是个大问题——我们以前从没见过。”

这扩大了黑洞的已知范围，表明它们可能更大。但那些存在于中子星和黑洞之间的更小的恒星呢?

汤普森和他的同事们研究了远地点数据。这是阿帕奇点天文台的银河进化实验，它观察了银河系10万颗恒星的光。

他们观察了这颗恒星的波长变化，看它是否意味着有一颗在其他情况下是看不见的伴星。如果它们显示出波长的变化，从蓝色变成红色，这可能意味着伴星变成了黑洞。

汤普森和他的同事们在缩小最有可能的候选恒星的范围时，发现了一颗巨大的红星，它的轨道比已知的最小黑洞还要小，但比任何已知的中子星都要大。

潜在的低质量黑洞被认为是太阳质量的3.3倍。之前发现的最小黑洞的质量是太阳的3.8倍。

汤普森说:“我们在这里所做的是提出了一种寻找黑洞的新方法，但我们也有可能发现了天文学家此前不知道的第一类低质量黑洞。”“万物告诉我们它们的形成和进化，告诉我们它们的本性。”