每秒550公里!一顆恒星被神秘黑洞狠狠甩飛
3月7日消息,每秒廣袤無垠的公里宇宙中,恒星一般都屬于某個星系、顆恒星團,星被但也有一些恒星,神秘甩飛已經或正在努力掙脫束縛,黑洞狠狠在星間際流浪,每秒因此往往速度極快,公里這就是顆恒高速星,比如今天要說的星被J0731+3717。
中國科學院國家天文臺領導的神秘甩飛研究團隊,通過蓋亞(Gaia)衛(wèi)星和中國郭守敬望遠鏡(LAMOST)的黑洞狠狠數據,揭開了這顆超高速恒星的每秒秘密:
大約2000萬年前,它曾是公里球狀星團M15的一員,在某種強大引力的顆恒拉扯之下,以高達550公里/秒的速度被狠狠甩了出去。
這就是名為“希爾機制”(Hills Mechanism)的動力學效應:當一對緊密繞轉的雙星過于接近某個超強引力源時,其中一顆恒星會被捕獲,另一顆像彈弓一樣被加速甩出。
球狀星團M15
根據計算,能在如此之短時間內,將一顆恒星以如此高的速度拋射出去,最可能的引力源就是一個中等質量黑洞,質量約為1700-3200個太陽。
而中等質量黑洞,正是介于恒星級黑洞、超大質量黑洞之間,缺失的一環(huán),質量在百個到數十萬個太陽之間,確認其存在對于解釋超大質量黑洞的起源至關重要。
左為中等質量黑洞所在星系的圖像,中為中等質量黑洞撕裂恒星的藝術想象圖,右為分析光變曲線得到的功率密度譜
隨著引力波探測的引入,尋找中等質量黑洞也有了新的、強有力的手段。
美國的激光干涉引力波天文臺LIGO、歐洲的Virgo探測器已經陸續(xù)發(fā)現了100多次黑洞并合事件,大多數是十倍太陽質量的恒星級黑洞。
2019年5月發(fā)現的引力波信號GW190521,極有可能就是來自中等質量黑洞。
分析顯示,這次事件是由兩個質量分別約85被、66倍太陽質量的黑洞相互繞旋并合產生的,新的黑洞質量達到142倍太陽質量。
換言之,在雙黑洞合并的瞬間,大約9倍太陽質量以引力波的方式釋放。
這是人類首次在引力波中直接觀測到質量超過百倍太陽質量的黑洞,也是迄今最清晰的中等質量黑洞探測實例。
GW190521并合事件中兩顆黑洞螺旋合并(藝術想象圖)