日前， 美喬治亞州立大學物理學與天文學學術人員Idan Ginsburg刊文稱：談到黑洞研究領域，似乎總是有一些新的和令人興奮的事情發生。1922年，阿爾伯特·愛因斯坦首次出版了解釋廣義相對論的書–其中假設了黑洞。

現在，一百年後，天文學家捕捉到了銀河系中心的黑洞的實際圖像。在最近的一篇論文中，一個天文學家小組描述了另一個令人興奮的新發現：在銀河系外觀察到的第一個“休眠”黑洞。

我是一名天體物理學家，近二十年來一直在研究黑洞–宇宙中密度最大的天體。不發出任何可探測的光的黑洞被稱為休眠黑洞。它們是出了名得難以發現的。這個新發現特別令人激動，因為它提供了對黑洞形成和演變的洞察力。這些信息對於理解引力波以及其他天文事件至關重要。

VFTS 243究竟是什麼？

VFTS 243是一個雙星系統，這意味著它是由兩個圍繞共同質量中心運行的天體組成。第一個天體是一顆非常熱的藍色恆星，質量是太陽的25倍，第二個天體則是一個質量比太陽大8倍的黑洞。VFTS 243位於大麥哲倫星雲中的塔蘭圖拉星雲，這是銀河系的一個衛星星系，距離地球約16.3萬光年。

VFTS 243中的黑洞被認為是休眠的，因為它沒有發出任何可探測的輻射。這跟其他雙星系統形成了鮮明的對比，在這些雙星系統中，可以檢測到黑洞發出的強烈的X射線。

黑洞的直徑約為33英里（54公里），跟比它大20萬倍的高能星相比它顯得相形見絀。兩者都圍繞一個共同的質心快速旋轉。即使在最強大的望遠鏡下，這個系統在視覺上看起來也是一個單一的藍點。

尋找休眠的黑洞

天文學家懷疑，在銀河系和大麥哲倫星系中隱藏著數百個這樣的雙星系統，其中的黑洞不會發出X射線。當黑洞從一顆伴星上剝離物質時最容易被發現，這個過程被稱為“進食”。

進食會產生一個圍繞著黑洞的氣體和塵埃盤。當盤中的物質向黑洞落下時，摩擦將吸積盤加熱到數百萬度。這些熱的物質盤發出了大量的X射線。第一個以這種方式被探測到的黑洞是著名的天鵝座X-1系統。

多年來，天文學家已經知道VFTS 243是一個雙星系統，但該系統到底是一對恆星還是一顆恆星和一個黑洞之間的舞蹈還不清楚。為了確定哪個是真的，研究該雙星的研究小組使用了一種叫做光譜分解的技術。這種技術將來自VFTS 243的光分離成其組成波長，這類似於白光進入棱鏡後產生的不同顏色。

這項分析顯示，來自VFTS 243的光是來自一個單一的來源而非兩顆獨立的恆星。由於沒有探測到來自該恆星同伴的輻射，唯一可能的結論是，雙星中的第二個體是一個黑洞，因此是在銀河系外發現的第一個休眠黑洞。

為什麼VFTS 243非常重要？

大多數質量小於100個太陽的黑洞都是由一顆大質量恆星坍縮形成。當這種情況發生時，往往會有一個巨大的爆炸，被稱為超新星。

VFTS 243系統中的黑洞跟恆星處於一個圓形的軌道上，這一事實有力地證明了沒有發生超新星爆炸，否則可能會將黑洞踢出系統–或至少是破壞軌道。相反，前身星似乎直接坍縮形成了黑洞而沒有爆炸。

VFTS 243系統中的巨大恒星只能再活500萬年–在天文時間尺度上只是一眨眼的功夫。這顆恆星的死亡應該會導致另一個黑洞的形成從而將VFTS 243系統轉變為一個黑洞雙星。

迄今為止，天文學家已經探測到了近100個雙體黑洞合併並在時空中產生漣漪的事件。但這些雙體黑洞系統是如何形成的仍是個未知數，這就是為什麼VFTS 243和類似的尚未發現的系統對未來的研究如此重要。也許大自然是有幽默感的–因為黑洞是存在的最黑暗的物體不發光但它們卻照亮了我們對宇宙的基本認識。