距離地球僅2000光年的破紀錄黑洞是如何被發現的？
天文學家在銀河系中發現了一個恆星黑洞，質量是太陽的33 倍，距離銀河系只有2000 光年。天文學家在銀河系中發現了迄今為止質量最大的恆星黑洞。這個黑洞是在歐洲太空總署蓋亞任務的數據中發現的，因為它對圍繞它運行的伴星產生了一種奇特的”擺動”運動。
天文學家發現了銀河系中質量最大的恆星黑洞，這要歸功於它在伴星上引起的擺動運動。這張藝術家印象圖顯示了這顆恆星和被稱為蓋亞BH3 的黑洞圍繞著它們共同的質量中心運行的軌道。圖片來源：ESO/L.卡爾卡達
歐洲南方天文台的甚大望遠鏡（ESO’s VLT）和其他地面天文台的數據被用來驗證這個黑洞的質量，它的質量是太陽的33 倍，令人印象深刻。
恆星黑洞是由大質量恆星坍縮形成的，而先前在銀河系中發現的恆星黑洞的質量平均約為太陽的10 倍。即使是銀河系中已知的第二大質量恆星黑洞–天鵝座X-1，其質量也只有21 個太陽質量，因此這次新觀測到的33 個太陽質量的恆星黑洞是非常罕見的[1 ]。
值得注意的是，這個黑洞離我們還非常近–它距離我們只有2000光年，位於天鷹座，是已知距離地球第二近的黑洞。這個黑洞被命名為蓋亞BH3 或簡稱BH3，是研究小組在審查蓋亞觀測數據，為即將發布的數據做準備時發現的。蓋亞合作小組成員、法國巴黎PSL天文台國家科學研究中心（CNRS）的天文學家帕斯誇萊-帕努佐（Pasquale Panuzzo）說：”沒有人想到會發現一個潛伏在附近、至今未被發現的高質黑洞。
這幅藝術家的印象圖將銀河系中的三個恆星黑洞並排進行了比較：蓋亞BH1、天鵝座X-1和蓋亞BH3的質量分別是太陽的10倍、21倍和33倍。蓋亞BH3是迄今為止在銀河系中發現的質量最大的恆星黑洞。黑洞的半徑與其質量成正比，但請注意，黑洞本身並沒有直接成像。圖片來源：ESO/M.Kornmesser
這些觀測數據揭示了伴星的關鍵特性，再加上蓋亞的數據，天文學家得以精確測量BH3的質量。 [2]
這段影片放大了BH3，它是迄今為止在銀河系中發現的質量最大的恆星黑洞。該黑洞的發現得益於它在一顆伴星上引起的擺動，在這裡可以看到，在變焦結束時，它是畫面中心的亮點。影片結尾的插圖是藝術家繪製的BH3（紅色）及其伴星（藍色）圍繞著共同質心的軌道動畫。資料來源：ESO/L.Calçada, N. Risinger (skysurvey.org), DSS.音樂：Martin Stuertzer馬丁-斯圖爾澤
天文學家已經在銀河系外發現了類似的大質量黑洞（使用的是另一種探測方法），並推測它們可能是由化學成分中氫和氦以外的重元素極少的恆星坍縮形成的。這些所謂的貧金屬恆星被認為在其生命週期中損失的質量較少，因此有更多的剩餘物質在其死亡後產生高質黑洞。但直到現在，還沒有證據顯示貧金屬恆星與高質黑洞有直接關聯。
這張影像顯示的是蓋亞BH3 周圍區域的廣域視圖，蓋亞BH3 是銀河系中質量最大的恆星黑洞。這裡看不到黑洞本身，但可以看到圍繞它運行的恆星就在這張照片的中心位置，這張照片是由數位化巡天2 拍攝的。圖片來源：ESO/數位化巡天2。鳴謝：D：D. De Martin
成對的恆星往往具有相似的成分，這意味著BH3的伴星擁有關於坍縮形成這個特殊黑洞的恆星的重要線索。紫外可見光光譜儀的數據顯示，伴星是一顆非常貧金屬的恆星，這表明坍縮形成BH3 的恆星也是貧金屬的–正如預測的那樣。
這位藝術家用太空引擎製作的動畫展示了銀河系中一些恆星黑洞的位置和距離（單位：光年[ly]）：蓋亞BH3，一個目前發現的質量最大的恆星黑洞；天鵝座X-1，質量次之的恆星黑洞；蓋亞BH1，距離地球最近的黑洞。在我們銀河系的中心，潛藏著一個超大質量黑洞–人馬座A*。請注意，由於投影效應，蓋亞BH3看起來比蓋亞BH1離太陽更近，但實際上前者離太陽更遠。這是迄今為止發現的距離地球第二近的黑洞。圖片來源：ESO/L.Calçada/Space Engine (spaceengine.org)
帕努佐領導的研究成果今天發表在《天文學與天體物理學》（Astronomy & Astrophysics）雜誌。論文合著者、蓋亞合作小組成員、法國國家科學研究中心（CNRS）巴黎天文台科學家伊麗莎白-卡福（Elisabetta Caffau）說：”由於這一發現的獨特性，我們採取了一個特殊的步驟，在即將在發布蓋亞數據之前根據初步數據發表了這篇論文。
對這個系統的進一步觀測可以揭示更多關於它的歷史和黑洞本身的資訊。例如，歐洲南方天文台VLT 干涉儀上的GRAVITY 儀器可以幫助天文學家發現這個黑洞是否從周圍環境中吸入了物質，以便更好地了解這個令人興奮的天體。
說明
- 這並不是銀河系中質量最大的黑洞–這個稱號屬於銀河系中心的超大質量黑洞人馬座A*，它的質量大約是太陽的400萬倍。但蓋亞BH3 是銀河系中已知質量最大的黑洞，它是由恆星坍縮形成的。
- 除了歐洲南方天文台VLT 上的UVES 外，這項研究還依靠了以下設備提供的數據：由比利時魯汶大學與瑞士日內瓦大學天文台合作在西班牙拉帕爾馬運行的墨卡托望遠鏡上的HERMES 攝譜儀；以及上普羅旺斯天文台–OSU 畢達研究所的SOPHIE 高精準度攝譜儀。
編譯來源：ScitechDaily