“M33 X-7”雙星系統(tǒng)所產(chǎn)生的巨大質(zhì)量黑洞就隱藏于這個烤薄餅狀的物質(zhì)圓盤中明亮的X射線中心。這個黑洞的巨大質(zhì)量熾熱伴星正在失去自身質(zhì)量，并漸漸被黑洞牽引和捕獲。
據(jù)國外媒體報道，在普通的雙星系統(tǒng)中，通常是一顆巨型恒星在不斷地吸收核燃料即將耗盡的伴星的質(zhì)量。然而，美國西北大學(xué)科學(xué)家最近研究發(fā)現(xiàn)，在“M33 X-7”雙星系統(tǒng)中相當(dāng)于伴星身份的“M33 X-7”巨大質(zhì)量黑洞仍然還有大量的氫燃料在燃燒，而且該黑洞仍在不斷地噴涌出大量X射線。科學(xué)家們因此提出了一個關(guān)于黑洞起源過程的新理論。
這個巨大質(zhì)量恒星型黑洞質(zhì)量相當(dāng)于太陽質(zhì)量的15.7倍，正在圍繞著一顆更大的恒星運行，而這顆恒星的質(zhì)量則是太陽質(zhì)量的70倍。在其他的X射線雙星系統(tǒng)中，恒星型黑洞的質(zhì)量通常只有太陽質(zhì)量的10倍。這個雙星系統(tǒng)距離地球大約270萬光年，位于三角座星系之中。
研究人員曾經(jīng)試圖利用已有的X射線雙星系統(tǒng)模型來解釋“M33 X-7”黑洞現(xiàn)象。美國西北大學(xué)科學(xué)家弗朗西斯卡-瓦爾塞奇是該項研究的負責(zé)人。瓦爾塞奇介紹說，“在這個雙星系統(tǒng)中，一個巨大質(zhì)量黑洞正在圍繞迄今發(fā)現(xiàn)的最大質(zhì)量恒星運行?！比绻紤]到它的巨大質(zhì)量，這顆恒星比正常情況的亮度要暗得多。
雙星系統(tǒng)原理
在一個用來解釋“M33 X-7”黑洞現(xiàn)象的模型中，當(dāng)主要恒星氫燃料即將耗盡并開始膨脹時，它的外層區(qū)域就會形成一個巨大的包層，從而將自己和它的伴星都包裹于其中。但是，當(dāng)一顆恒星大到足以產(chǎn)生相當(dāng)于16個太陽質(zhì)量的黑洞時，這個巨大的包層就會導(dǎo)致兩顆恒星的融合。
一些其他的模型也許可以解釋雙星系統(tǒng)的巨大質(zhì)量和緊密的軌道，但它們無法解釋黑洞釋放X射線和旋轉(zhuǎn)等神秘現(xiàn)象。在“M33 X-7”雙星系統(tǒng)中，這個黑洞的伴星相對較暗現(xiàn)象以及它們之間緊密的橢圓形軌道，也都無法用這些模型來解釋。
因此，瓦爾塞奇研究團隊提出關(guān)于這個雙星系統(tǒng)的一個完全不同的可能歷史。
黑洞起源新故事
在瓦爾塞奇的模型中，這個由黑洞和恒星組成的雙星系統(tǒng)的起源故事是這樣的：一顆巨型恒星，也就是未來的黑洞，每隔大約三天會圍繞另一顆質(zhì)量相當(dāng)于太陽質(zhì)量30倍的恒星運轉(zhuǎn)一圈。
在如此緊密的軌道中，這個未來的黑洞仍在燃燒核燃料階段，就已開始轉(zhuǎn)移質(zhì)量。當(dāng)它失去大部分氫包層時，就會變成所謂的沃爾夫-瑞葉星，并將以恒星風(fēng)的形式吹散剩余的氫包層，從而最終露出氦核。
在這一過程中，它的伴星會增加更多的質(zhì)量，成為兩顆恒星中質(zhì)量和體積更大者。研究人員認為，由于增加的質(zhì)量不會導(dǎo)致內(nèi)核的核反應(yīng)速度產(chǎn)生戲劇性的變化，因此這顆伴星仍然很暗淡。最后，這顆原始恒星在自身引力的作用下坍縮，產(chǎn)生一個黑洞，并開始吸收來自其伴星的恒星風(fēng)，從而導(dǎo)致強大的X射線噴涌。在引力坍縮過程中釋放出來的能量對黑洞有一個突然助推力，導(dǎo)致其產(chǎn)生一個橢圓形軌道。
瓦爾塞奇表示，“值得肯定的是，我們已經(jīng)證實了我們對雙星系統(tǒng)的進化和黑洞形成的理解。因此，它也讓我們更堅信自己的物理模型，模型可以用來預(yù)測其他尚未發(fā)現(xiàn)的黑洞系統(tǒng)?！?/p>
研究人員介紹說，現(xiàn)有包含巨型伴星的沃爾夫-瑞葉雙星系統(tǒng)也許可以用來說明“M33 X-7”雙星系統(tǒng)早期的形成過程。目前，瓦爾塞奇研究團隊正在研究另一個X射線雙星系統(tǒng)的歷史，這個雙星系統(tǒng)包含一個形成于另一顆恒星周圍的超大質(zhì)量黑洞。
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