太空中的神秘物體可能是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最輕的黑洞

銀河系的外圍有一些奇怪的東西。

在掠過(guò)銀河系外圍的恒星團(tuán)中，天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些非常小且非常密集的東西，它們以毫秒的速度鎖定在軌道舞蹈中脈沖星.他們說(shuō)，神秘物體可能只有兩樣?xùn)|西——中子星或黑洞——但其中任何一件都將是一個(gè)令人興奮的發(fā)現(xiàn)。

如果是中子星，它可能是這是我們見(jiàn)過(guò)的最重的。如果它是一個(gè)黑洞，它是同類中最輕的。

它的質(zhì)量相當(dāng)于2.09到2.71個(gè)太陽(yáng)，位于一個(gè)被稱為更低的質(zhì)量間隙– 2.2 到 5 太陽(yáng)質(zhì)量之間的沙漠，其中中子星很少或黑洞曾經(jīng)被發(fā)現(xiàn)過(guò)。

“同伴性質(zhì)的任何一種可能性都令人興奮，”天體物理學(xué)家本·斯塔珀斯（Ben Stappers）說(shuō)曼徹斯特大學(xué)?！懊}沖星黑洞系統(tǒng)將是測(cè)試引力理論的重要目標(biāo)，而重中子星將在非常高的密度下為核物理提供新的見(jiàn)解。

中子星和黑洞有著非常密切的關(guān)系。它們都是超致密的物體，由大質(zhì)量恒星死亡時(shí)核心的引力坍縮形成。

區(qū)別在于質(zhì)量。一顆中子星可以達(dá)到大約質(zhì)量是太陽(yáng)的2.3倍.它被一種叫做的東西阻止了它完全崩潰簡(jiǎn)并壓力，其中具有相似量子性質(zhì)的多個(gè)粒子不能占據(jù)相同的狀態(tài)，包括物理空間。

但是中子星內(nèi)部的粒子被盡可能地緊密地堆積起來(lái);這顆恒星類似于一個(gè)大原子核。

然而，增加更多的質(zhì)量，甚至簡(jiǎn)并壓力無(wú)法防止進(jìn)一步塌陷.因此，至少?gòu)睦碚撋现v，更大質(zhì)量的核心應(yīng)該完全坍縮成黑洞。

然而，盡管中子星質(zhì)量上限約為2.3個(gè)太陽(yáng)，但黑洞非常非常少已檢測(cè)到低于 5 個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。數(shù)字之間未觀察到的測(cè)量值是較低的質(zhì)量差距。

在馬克斯·普朗克射電天文學(xué)研究所的天體物理學(xué)家伊萬(wàn)·巴爾（Ewan Barr）和阿魯尼瑪·杜塔（Arunima Dutta）的帶領(lǐng)下，一個(gè)國(guó)際研究小組通過(guò)研究一顆名為PSR J0514-4002E的奇怪的毫秒脈沖星發(fā)現(xiàn)了這個(gè)物體，該脈沖星位于一個(gè)名為NGC 1851的恒星團(tuán)中。54,000光年從銀河系中心.

南非MEERKat陣列收集的無(wú)線電數(shù)據(jù)顯示，在與脈沖星共7.44天的軌道上存在一個(gè)看不見(jiàn)的雙星伴星;研究人員想知道那個(gè)物體是什么。

毫秒脈沖星你看，是旋轉(zhuǎn)速度極快的中子星。當(dāng)它們旋轉(zhuǎn)時(shí)，它們會(huì)以精確的時(shí)間間隔發(fā)射無(wú)線電波。PSR J0514-4002E 每秒旋轉(zhuǎn) 170 次，像靜電一樣脈沖。由于脈沖星的時(shí)間非常精確，天文學(xué)家可以尋找脈沖中的微小變化，并利用這些信息來(lái)計(jì)算脈沖星的特征，以及它的距離和任何雙星伴星。

“把它想象成能夠?qū)⒁粋€(gè)近乎完美的秒表放入近 40,000 光年外的恒星軌道上，然后能夠以微秒級(jí)的精度為這些軌道計(jì)時(shí)，”巴爾 說(shuō).

利用這些脈沖星定時(shí)數(shù)據(jù)，研究人員能夠計(jì)算出到PSR J0514-4002E的距離、脈沖星的質(zhì)量以及整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量。通過(guò)減去脈沖星的質(zhì)量，他們能夠確定神秘物體的質(zhì)量。

這個(gè)天體太暗了，不可能是主序星，質(zhì)量太大了，不能成為白矮星（在死星尺度上，這是比中子星輕的致密天體）。這只留下了兩種可能性：中子星或黑洞。

現(xiàn)階段不可能說(shuō)它是哪一個(gè)，但研究人員認(rèn)為它是前一個(gè)的產(chǎn)物兩顆中子星之間的合并.幾年前，使用引力波導(dǎo)致了一個(gè) 2.6 太陽(yáng)質(zhì)量的物體。這個(gè)最新發(fā)現(xiàn)的上限為2.76個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，有可能成為一顆更大的中子星。如果兩者都不是黑洞，事實(shí)上。

現(xiàn)在它已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，研究人員決心揭開(kāi)它的身份。

“我們還沒(méi)有完成這個(gè)系統(tǒng)，”Dutta 說(shuō).“揭示伴星的真實(shí)性質(zhì)將是我們對(duì)中子星、黑洞以及可能潛伏在黑洞質(zhì)量間隙中的任何其他事物的理解的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

該發(fā)現(xiàn)已發(fā)表在科學(xué).

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