新發現：離地球最近的黑洞只有1600光年遠

最近的黑洞就在我們的宇宙後院

（藝術家對黑洞蓋亞BH1的想象，在它的伴星附近。這是迄今為止我們發現的離地球最近的黑洞，是用夏威夷的雙子北望遠鏡發現的。通過International Gemini Observatory/ NOIRLab/ NSF/ AURA/ J. da Silva/ Spaceengine/ M. Zamani拍攝的圖像。）

有恒星般質量的黑洞既奇異又迷人。它們也大多非常遙遠，可能分布在我們的星系和其他星系中。2022年11月2日，天文學家在夏威夷使用雙子北望遠鏡發現了距離地球最近的黑洞，被稱為蓋亞BH1。這個黑洞距離我們大約1600光年，位於蛇夫座的方向。這離我們有很長一段距離。但它是迄今為止距離最近的黑洞。而且，從銀河系的角度來看，它就位於宇宙的後院。

蓋亞BH1：迄今為止發現的最近的黑洞

此前，來自歐洲航天局蓋亞飛船的數據使研究人員認為這個恒星系統（黑洞的伴星）中可能存在黑洞。現在，NOIRLab運營的雙子北望遠鏡已經證實了這一點。黑洞的伴星是一顆類太陽恒星，圍繞黑洞運行的距離與地球距離太陽的距離大致相同。

主要作者、哈佛-史密森天體物理中心和馬克斯·普朗克天文研究所的天體物理學家Kareem El Badry表示：

以太陽系為例，在太陽所在的地方放一個黑洞，在地球所在的地方放置太陽，你就得到了這個系統。雖然已經有許多發現聲稱檢測到這樣的系統，但幾乎所有這些發現都隨後被反駁了。這是第一次明確地探測到銀河系中圍繞恒星質量黑洞的寬軌道上的類太陽恒星。

黑洞的引力導致恒星運動的微小不規則性，這是蓋亞之前就探測到的。考慮到這一點，雙子北望遠鏡測量了伴星圍繞黑洞運行時的速度。通過這樣做，它提供了對其軌道周期的精確測量。正如El Badry所解釋的那樣，雙子北望遠鏡的後續觀測機會窗口也很窄：

當我們第一次有跡象表明該系統包含一個黑洞時，我們只有一周的時間，這兩個物體在軌道上的距離最近。在這一點上的測量對於在二進制系統中進行精確的質量估計至關重要。雙子北望遠鏡在短時間內提供觀測的能力對該項目的成功至關重要。如果我們錯過了那個狹窄的窗口期，我們將不得不再等一年。

一個休眠的有恒星質量的黑洞

蓋亞BH1的質量大約是太陽的10倍，使其成為一個有恒星質量的黑洞。其他黑洞，比如星系中心的黑洞，包括我們自己的黑洞，質量可能比這個大得多。這個新發現的黑洞也處於休眠狀態。這意味著它不再像活躍的黑洞那樣發射X射線。

科學家表示，我們的星系中可能有數百萬個有恒星質量的黑洞。然而卻很難找到它們，只有少數得到了證實。當它們有伴星時，就像蓋亞BH1一樣才最容易找到它們。黑洞與恒星之間的高能相互作用使其更容易被探測到。當恒星的物質螺旋狀地進入黑洞時，就會發生這種情況。當黑洞以這種物質“為食”時，它會產生X射線，物質噴流從黑洞附近噴出。

正如El Badry所指出的：在過去的四年裏，我一直在使用各種數據集和方法尋找休眠的黑洞。我之前的嘗試——以及其他人的嘗試——發現了一大群偽裝成黑洞的雙星系統，但這是搜索第一次取得成果。

我們對雙子北望遠鏡的後續觀測毫無疑問地證實，該雙星包含一顆正常恒星和至少一個休眠黑洞。我們找不到任何合理的天體物理學場景來解釋觀測到的系統軌道不涉及至少一個黑洞。

正如論文所說，研究人員沒有發現對這些觀察結果的其他解釋：我們沒有發現任何合理的天體物理學場景可以解釋其軌道，並且不涉及黑洞。

一個特別的系統

當然，這一發現本身令人興奮，但天文學家仍有許多疑問。科學家表示，最初的恒星——後來成為黑洞——的質量將是太陽的20倍。如果是這樣的話，它應該只活了幾百萬年。對於一個恒星來說，這是一個非常短的壽命。但如果這顆恒星和它的伴星同時形成，那麼原來的恒星應該已經變成了超巨星。然後它就會在這個過程中吞噬伴星。然而，這顯然沒有發生，因為伴星仍然在那裏。這顆伴星會以某種方式幸存下來嗎？

這顆伴星仍然存在的事實是一個謎。這意味著我們的黑洞理論模型可能存在差距。正如El Badry評論的那樣：有趣的是，這個系統不容易被標准的二進制進化模型所適用。它提出了許多關於這個雙星系統是如何形成的問題，以及這些休眠的黑洞中有多少。

美國國家科學基金會雙子計劃官員Martin Still補充道：雖然這可能預示著未來我們銀河系中休眠黑洞種群的發現，但這些觀測結果也留下了一個有待解開的謎團：盡管與它的奇異鄰居有著共同的歷史，但為什麼這個雙星系統中的伴星如此正常？

BY:Paul Scott Andersonand

FY: Raywannabethelight

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