意外发现第一个“黑洞三重”系统挑战了我们对奇点如何形成的了解

研究人员发现了第二颗遥远的恒星围绕着一个著名的黑洞及其在前所未见的引力三位一体中的恒星伴星运行。该系统独特的结构表明黑洞的形成并不像科学家最初预期的那样。

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天文学家意外地发现了第一个已知的“黑洞三重”系统，其中包含一个由两颗恒星绕轨道运行的黑暗空洞。这个三合一的独特结构暗示黑洞并不是通过超新星诞生的，这颠覆了我们对这些宇宙实体如何形成的认知。

到目前为止，大多数已发现的黑洞（不包括大多数星系中心的超大质量黑洞）都存在于双星系统中，在双星系统中，它们被另一个大型物体绕轨道运行，例如恒星、中子星或较小的黑洞.这是因为当看不见的时空空隙对其他物体产生引力作用时，它们更容易被发现。

但在周三（10 月 23 日）《自然》杂志上发表的一项新研究中，研究人员发现，其中一个已知的双星系统（其中包含正在吞噬附近恒星的黑洞 V404 Cygni）实际上具有第二颗恒星以更远的距离绕着这对恒星旋转。

引力计算表明，如果黑洞是由爆炸的恒星或超新星诞生的，就像大多数其他黑洞被认为是形成的那样，那么新发现的恒星就不可能留在这个微妙的系统中。如果是的话，遥远的恒星就会被由此产生的冲击波炸出系统。相反，该团队认为黑洞是由曾经被其他两颗恒星环绕的第三颗大质量恒星逐渐坍缩而形成的。

研究主要作者、麻省理工学院的天体物理学家凯文·伯奇 (Kevin Burdge) 在一份声明中表示，这种可能性“对于黑洞的演化来说非常令人兴奋”。伯奇补充说：“我们认为大多数黑洞是由恒星的剧烈爆炸形成的，但这一发现有助于质疑这一点。”

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新发现的三合体中的黑洞 V404 Cygni 的质量约为太阳的九倍，位于银河系中，距地球约 8,000 光年。它于 1992 年被发现，是有史以来最早发现的黑洞之一，此后一直受到广泛研究。科学家们也很早就知道它附近的恒星，它每 6.5 天绕黑洞一周，正在慢慢地被它的大质量伙伴吞噬。

因此，当研究人员重新检查天鹅座 V404 的图像（作为对银河系黑洞进行更广泛调查的一部分）时，他们感到震惊，并发现第二颗恒星在距离大约 3,500 天文单位（或大约距离冥王星绕太阳运行的距离远90倍。按照这个距离，这颗新发现的恒星可能需要 7 万多年才能绕天鹅座 V404 运行。

研究小组随后比较了过去十年中两颗恒星的运动，发现它们“完全同步运动”，证明它们彼此以及天鹅座 V404 都受到引力束缚。研究人员表示，恒星以这种方式移动但没有相互联系的可能性约为千万分之一。

“这几乎可以肯定不是巧合或意外，”伯奇说。 “我们看到两颗恒星相互追随，因为它们被这条微弱的引力线连接在一起。所以这一定是一个三重系统。”

这并不是研究人员第一次认为他们发现了三重黑洞。 2020 年，研究人员发现了他们认为是一个黑洞，距离地球约 1,000 光年，有两颗恒星绕其运行，这将使其成为距离我们最近的黑洞。然而，随后的观察表明，这个系统实际上是一个包含“吸血鬼星”的双星系统，即一颗慢慢地从较小的伙伴恒星中窃取气体的恒星。

如果正如研究人员怀疑的那样，天鹅座 V404 是通过逐渐塌缩形成的，那么研究小组认为，这个奇特的黑洞是在过去 40 亿年的某个时刻，也就是两颗恒星诞生之后的某个时刻诞生的。

在过去的几年里，研究人员开始怀疑，逐渐塌缩可能是黑洞的一个比之前意识到的更常见的起源。今年三月，研究人员提出，这种机制可能是天文学家最近失去踪迹的“消失的恒星”消失的原因。新的发现表明情况可能如此。