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是最轻黑洞还是最重中子星

图片来源:Danielle Futselaar

神秘天体示意图。

天文学家观测到一个4万光年外的神秘天体,它比迄今发现的任何黑洞都要轻,比任何中子星都要重。相关研究1月18日发表于《科学》。

一颗恒星耗尽燃料并在引力作用下坍缩后会留下一个超高密度的内核,这就形成了中子星。根据天体物理学的计算,该内核必须保持在一定质量之下,即太阳质量的2.2倍,否则就会进一步坍缩形成黑洞。

然而科学家目前只观测到质量超过太阳5倍的黑洞,这在中子星和黑洞之间留下了规模上的差距。

德国马普射电天文学研究所的Ewan Barr等人通过观测一颗脉冲星,发现了一个质量为太阳2.5倍的神秘天体。脉冲星是一种中子星,由于具有强烈的磁场,会每隔几毫秒就有规律地发出光脉冲。

通过使用南非的MeerKAT射电望远镜对脉冲星的脉冲进行一年多的观测,Barr及其同事计算出了脉冲星所围绕的这个神秘天体的质量。

Barr说:“该天体超过了中子星质量的上限,这表明,要么这里发生了一些新的物理现象,这是一种新型恒星;要么它只是一个简单的黑洞,是质量最轻的黑洞。”

如果是一个黑洞,它将让研究人员测试以前无法测试的引力理论。Barr说:"脉冲星是一个非常精确的测量装置,你把它放在黑洞周围的轨道上,它哪里也不会去;在接下来的10亿年里,它都会待在那里。因此,这是一个研究黑洞物理学的极其稳定的天然试验台。”

而如果是一颗中子星,那么它比天文学家见过的任何中子星都要重。英国杜伦大学的Christine Done说:“这实际上告诉了我们恒星在自身引力作用下坍缩成为黑洞之前所能承受的极限密度。我们不知道物质在这些极端密度下的物理学原理,也不知道这个极限是什么。”

Barr和团队计划在未来几年里用其他望远镜观测这颗脉冲星,以寻找可以揭示该天体到底是什么的线索。(王兆昱)

相关论文信息:

https://doi.org/10.1126/science.adg3005

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