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黑洞、中子星還是什么新東西？我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)無法解釋的物體

發(fā)表于 2025-12-10 04:44:02 來源：桑間濮上網(wǎng)

黑洞、黑洞還中子星還是中星什么新東西？我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)無法解釋的物體

從黑暗神秘伴星的肩膀上看過去，藝術(shù)家對(duì)NGC 1851E雙星系統(tǒng)的新東西們印象。信用:uux.cn/MPIfR丹尼爾·富塞拉爾（artsource.nl）
（神秘的發(fā)現(xiàn)法解地球uux.cn）據(jù)對(duì)話（伊萬·d·巴爾、阿魯尼瑪·達(dá)塔和本杰明·斯塔珀斯）：有時(shí)天文學(xué)家會(huì)在天空中遇到我們無法輕易解釋的個(gè)無物體。在我們發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的物體新研究中，我們報(bào)告了這樣一個(gè)發(fā)現(xiàn)，黑洞還這很可能引發(fā)討論和猜測(cè)。中星
中子星是新東西們宇宙中密度最大的物體之一。像原子核一樣緊湊，發(fā)現(xiàn)法解但又像城市一樣大，個(gè)無它們推動(dòng)了我們對(duì)極端物質(zhì)理解的物體極限。中子星越重，黑洞還越有可能最終坍縮成密度更大的中星東西:黑洞。
這些天體物理物體密度如此之大，新東西們引力如此之強(qiáng)，以至于它們的核心——無論它們可能是什么——都被視界永久地遮蔽在宇宙之外:視界是光線無法逃離的完全黑暗的表面。
如果我們想要理解中子星和黑洞之間臨界點(diǎn)的物理學(xué)，我們必須找到這個(gè)邊界上的物體。特別是，我們必須找到可以長(zhǎng)時(shí)間精確測(cè)量的物體。這正是我們所發(fā)現(xiàn)的——一個(gè)既不是中子星也不是黑洞的物體。
正是在深入觀察星團(tuán)NGC 1851時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)了似乎是一對(duì)恒星的東西，這對(duì)恒星為宇宙中物質(zhì)的極端提供了一個(gè)新的視角。該系統(tǒng)由一顆毫秒脈沖星和一個(gè)未知性質(zhì)的巨大隱藏物體組成。毫秒脈沖星是一種快速旋轉(zhuǎn)的中子星，在旋轉(zhuǎn)時(shí)將無線電光束掃過宇宙。
黑洞、中子星還是什么新東西？我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)無法解釋的物體

黑洞、中子星還是什么新東西？我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)無法解釋的物體

哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的球狀星團(tuán)NGC 1851。美國(guó)國(guó)家航空航天局、歐空局和g .皮奧托。學(xué)分:uux.cn/帕多瓦大學(xué)
這個(gè)巨大的物體是黑暗的，這意味著它在所有頻率的光線下都是不可見的——從無線電到光學(xué)、X射線和伽馬射線波段。在其他情況下，這將使研究變得不可能，但這正是毫秒脈沖星幫助我們的地方。
毫秒脈沖星類似于宇宙原子鐘。它們的自旋非常穩(wěn)定，可以通過探測(cè)它們產(chǎn)生的有規(guī)律的無線電脈沖來精確測(cè)量。盡管本質(zhì)上是穩(wěn)定的，但當(dāng)脈沖星運(yùn)動(dòng)或其信號(hào)受到強(qiáng)引力場(chǎng)影響時(shí)，觀測(cè)到的自旋會(huì)發(fā)生變化。通過觀察這些變化，我們可以測(cè)量脈沖星軌道上天體的特性。
我們的國(guó)際天文學(xué)家團(tuán)隊(duì)一直在使用南非的貓鼬射電望遠(yuǎn)鏡對(duì)這個(gè)被稱為NGC 1851E的系統(tǒng)進(jìn)行此類觀測(cè)。
這讓我們能夠精確地描述這兩個(gè)物體的軌道細(xì)節(jié)，顯示它們的最接近點(diǎn)隨時(shí)間而變化。愛因斯坦的相對(duì)論描述了這種變化，變化的速度告訴我們系統(tǒng)中物體的總質(zhì)量。
黑洞、中子星還是什么新東西？我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)無法解釋的物體

南非的貓鼬射電望遠(yuǎn)鏡。南非射電天文臺(tái)。信用:uux.cn/薩勞
我們的觀測(cè)顯示，NGC 1851E系統(tǒng)的重量幾乎是我們太陽(yáng)的四倍，并且像脈沖星一樣，這個(gè)黑暗伴星是一個(gè)致密的物體——比普通恒星的密度大得多。最大質(zhì)量的中子星大約有兩個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量重，所以如果這是一個(gè)雙中子星系統(tǒng)（眾所周知并被研究的系統(tǒng)），那么它必須包含兩個(gè)迄今為止發(fā)現(xiàn)的最重的中子星。
為了揭示伴星的性質(zhì)，我們需要了解系統(tǒng)中的質(zhì)量在恒星之間是如何分布的。再次使用愛因斯坦的廣義相對(duì)論，我們可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)建模，發(fā)現(xiàn)伴星的質(zhì)量是太陽(yáng)質(zhì)量的2.09倍至2.71倍。
伴星的質(zhì)量處于“黑洞質(zhì)量差”范圍內(nèi)，該質(zhì)量差介于最重的中子星和最輕的黑洞之間。最重的中子星被認(rèn)為約為2。2個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，最輕的黑洞可能由恒星坍縮形成，約為5個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量。這個(gè)間隙中物體的性質(zhì)和形成是天體物理學(xué)中一個(gè)懸而未決的問題。
可能的候選人
黑洞、中子星還是什么新東西？我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)無法解釋的物體

系統(tǒng)的潛在形成歷史。毫秒脈沖星（MSP）是在低質(zhì)量X射線雙星（LMXB）中產(chǎn)生的，留下了一顆白矮星（WD）。后來，通過交換相遇過程，WD被當(dāng)前的伴星取代-一個(gè)輕黑洞（BH）或一個(gè)重中子星（NS）-它本身是兩個(gè)NSs之間先前合并的結(jié)果。托馬斯·陶里斯。學(xué)分:uux.cn/奧爾堡大學(xué)/ MPIfR
那么我們到底發(fā)現(xiàn)了什么？
一個(gè)誘人的可能性是，我們?cè)趦深w中子星合并（碰撞）的殘骸周圍的軌道上發(fā)現(xiàn)了一顆脈沖星。NGC 1851中恒星的密集排列使得這種不尋常的結(jié)構(gòu)成為可能。
在這個(gè)擁擠的恒星舞池中，恒星將相互旋轉(zhuǎn)，在一場(chǎng)無休止的華爾茲中交換舞伴。如果兩顆中子星碰巧被扔得太近，它們的舞蹈將迎來災(zāi)難性的結(jié)局。
它們碰撞產(chǎn)生的黑洞可能比塌縮恒星產(chǎn)生的黑洞輕得多，然后可以自由地在星團(tuán)中游蕩，直到它找到另一對(duì)跳華爾茲的舞者，并毫不客氣地插入自己——在這個(gè)過程中踢出較輕的伴侶。正是這種碰撞和交換的機(jī)制導(dǎo)致了我們今天所觀察到的系統(tǒng)。
我們還沒有完成這個(gè)系統(tǒng)。工作已經(jīng)在進(jìn)行中，以最終確定伴星的真實(shí)性質(zhì)，并揭示我們是否發(fā)現(xiàn)了最輕的黑洞或最大的中子星——或者兩者都沒有。
在中子星和黑洞的交界處，總有可能存在某種新的、未知的天體。
這一發(fā)現(xiàn)肯定會(huì)引發(fā)許多猜測(cè)，但已經(jīng)明確的是，當(dāng)了解宇宙中最極端的環(huán)境下物質(zhì)究竟發(fā)生了什么時(shí)，該系統(tǒng)具有巨大的潛力。

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