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黑洞和红矮星在“舞林争霸”上惊奇绕转

2019-11-28来源:天下新闻网

欧洲航天局的XMM—牛顿太空望远镜捕捉到太空天体“舞林大会”的精彩一幕,黑洞和恒星在太空区域的一个“超级舞台”以令人头晕目眩的时速相互旋转,它们每2、4小时旋转一圈,比之前的“宇宙吉尼斯纪录提高了大约一个小时。“双人舞”的领舞者是一个致密而紧凑的黑洞,天文学家将它称之为为MAXI1659—152,该黑洞的质量是太阳的3到4倍,“双人舞”的伴舞者是一颗红矮星,该红矮星的质量相当于太阳的20%,或五分之一。黑洞和伴星相隔了大约100万公里,与我们看到的电视节目“舞林盛典”不同,太空的“双人舞”比赛没有“饶舌”评委的点评。

黑洞和红矮星在“舞林争霸”上惊奇绕转

2010年9月25日,NASA斯威夫特太空望远镜发现了黑洞和伴星的“二人转“,天文学家开始时以为这是一种伽玛射线爆的现象,”伽玛暴“表征了黑洞向外喷吐物质和能量。国际空间站的日本MAXI望远镜在同一天、同一个太空区域发现了十分明亮的射线源。地面和太空的各类望远镜对射线暴进行了更多观测,其中的XMM—牛顿太空望远镜的观测结果显示,一个黑洞正从一个被撕裂的微小伴星吸食物质。在“舞林大会”结束时,作为伴星的红矮星将被强悍的黑洞“主星”完全吞噬。

黑洞和红矮星在“舞林争霸”上惊奇绕转

黑洞和红矮星围着共同的质量中心旋转,红矮星不是围绕着黑洞旋转,就像地球围绕者太阳旋转一样,这是由于它们的质量相差并不悬殊,达到了相互制衡的程度,制衡的结果导致了共同引力中心的产生,这是它们共同的旋转中心。相比较而言的红矮星是一颗明亮的恒星,它的转动半径更大,位于离中心点更远的地点,它的旋转速度为每小时200公里,如此惊奇的高转速使得它成为了目前已知的旋转最快的恒星。黑洞在圆周轨道的转速为每小时仅仅15万公里,远低于它的伴星、或红矮星的转速。

黑洞和红矮星在“舞林争霸”上惊奇绕转

3月19日,欧洲航天局宣布了对这一双星相互旋转的“破纪录”发现。欧洲航天局的西班牙科学家埃里克·库卡尔斯将成果发表在《天文学和天体物理学》杂志上,黑洞和伴星围绕它们共同的质量中心旋转,相互旋转的速率令人惊讶,它们的转速比地球绕太阳的转速高出了大约20倍,库卡尔斯用风趣的语言形容了”疯狂的旋转“,就像某人在”星系游览会“乘坐一匹“旋转木马”,这种疯狂旋转的滋味不好受,谁都难以忍受令人感到“天昏地暗”的极速旋转。

黑洞和红矮星在“舞林争霸”上惊奇绕转

库卡尔斯和他的团队成员发现,双星体处于比银河平面高的纬度,为什么双星体没有处在银河系基准平面附近的低纬度?不同寻常的特征同样反映在其它两个含有黑洞的双星体,其中的一个双星体是斯威夫特J1753.5—0127,该双星体保持了之前的旋转记录。高于银河系纬度的位置和短周期的旋转轨道可能是它们的共同特征,从中可能揭示潜在的此类双星体的类型,这种双星体可能在超新星的大爆炸时期形成,超新星在大爆炸过程中不仅形成了黑洞,而且它们可能被“踢出”了银河系的低纬平面。

黑洞和红矮星在“舞林争霸”上惊奇绕转

XMM—牛顿望远镜捕捉了黑洞MAXI1659—152的信号,它的快速反应机制是成功的关键,对于非常短的旋转周期的双星体而言,天文观测是一项严格的考验,测量时间赶上了下午茶的时刻,库卡尔斯领衔的科学团队在收到指令后的5个小时开始观测,从下午茶的时间一直持续到第二天的早餐时间。欧洲航天局XMM—牛顿太空望远镜团队的科学家诺伯特·夏特尔认同快速反应性能的重要性,如果没有快速的响应,那么他们不可能准确地测量拥有一个黑洞的双星体的极快旋转速度。

黑洞和红矮星在“舞林争霸”上惊奇绕转

黑洞MAXI1659—152的伴星是一颗红矮星,它是一颗小的,相对冷的恒星,红矮星在我们的银河系是极为常见的恒星类型,它们的亮度很低,对它们的观测极为困难,甚至已知的最大一种红矮星的光度仅有太阳的10%。黑洞MAXI1659—152的伴星受到一种向心力的作用,施加在红矮星的向心力使得它沿着圆弧的路径旋转,这种向心力在红矮星朝向黑洞的内侧和朝向黑洞的外侧有巨大的差值,形成了向心力的“剪刀差”,引力的”剪力“一层层地撕裂红矮星,碎片化的红矮星最终成为黑洞的“囊中之物”。黑洞和伴星的“舞林争霸”终有“曲终人散”的时候,“舞林霸主”属于真正的舞者——黑洞,它的红矮伴星将消失得无影无踪。

黑洞和红矮星在“舞林争霸”上惊奇绕转




(编译:2013-4-3)

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