天体物理学杂志快报订购

你可能听说过太阳系第九大行星，这是一颗被认为存在于太阳系外围的假想行星。科学家认为有一种可能性是，它根本不是一颗行星，而是一个小黑洞。新的研究概述了探测这个假想黑洞的潜在策略，该研究最早将于明年开始。哈佛大学天文学家阿维·勒布和阿米尔·西拉杰在一篇论文中提出了一种探测太阳系外葡萄柚大小的黑洞的新策略，该论文已被《天体物理学杂志快报》接受并发表。利用智利尚在建设中的Vera C Rubin天文台，天文学家可以通过观察黑洞吞噬其它物质，来间接发现它。认为黑洞可能潜伏在那里的原因与一系列无法解释的天文观测有关。有某种我们不知道是什么的东西似乎正在影响海王星轨道以外的一组物体。一种可能的解释是有一颗未被探测到的行星，其质量在地球的5到10倍之间，运行在距离太阳400到800个天文单位的细长轨道上。最近，科学家提出了另一种解释：类似质量的原始黑洞。在我们的太阳系中可能存在一个古老的黑洞，有可能是原始黑洞导致了科学家们所认为的宇宙中的暗物质。如果是这样的话，那么太阳系外应该有大量的黑洞，所以认为其中一个被困在我们的太阳系中并不奇怪。科学家解释道：“这显然是非常令人兴奋的，因为我们已经寻找了近半个世纪的暗物质的性质。如果黑洞是暗物质，那么仅在银河系中就应该有5000万亿个这样的黑洞，从而构成整个银河系的质量，其质量相当于太阳的1万亿倍。”找到一个事件视界只有葡萄柚大小的物体听起来令人生畏，但这些巨大的物体可能会对当地环境造成严重破坏。因为假设的黑洞会吸走偶尔出现的奥尔特云物体，即彗星。在黑洞的控制下，一颗彗星逐渐接近它的毁灭，当它与该区域聚集的热气体相互作用时，它应该开始融化。这一过程将产生一种地球上可以探测到的辐射信号，科学家们称之为吸积耀斑。如果彗星足够大，它应该可以通过遗留的时空调查(LSST)被探测到，该调查将于明年在鲁宾天文台开始。这台望远镜非常适合这项任务，因为它的视野非常大。天文学家们对于在哪里寻找第九大行星或黑洞只有一个非常粗略的想法，但是LSST将覆盖半个天空，在10年的时间里对每个地点进行824次重复访问。

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《天体物理学杂志快报》上发表的一项新研究描述了黑洞与尚未确定的物体之间的碰撞。黑洞的质量比我们的太阳大23倍，这个与黑洞碰撞的天体仅是太阳质量的6倍，这显然很奇怪。由西北大学天体物理学家维奇·卡洛格拉（Vicky Kalogera）共同撰写的新论文背后的科学家说，较小的天体可能是黑洞或中子星，后者是爆炸恒星的超级密集残余物。一个6个太阳质量的黑洞将是有记录以来最小的黑洞（已知最小的黑洞是5个太阳质量），而质量相同的中子星将是有记录以来最大的一颗黑洞（最重的中子星是3到4个太阳质量）。因此，无论哪种方式，它都不是天文学家以前见过的——事实上，它可以代表一个全新的密集、紧凑的天体。佛罗里达大学的天体物理学家，新研究的合著者伊姆雷·巴托斯（Imre Bartos）在给我们的电子邮件中解释说：“这一发现令人震惊，因为我们发现了一个意外的质量的天体。”他说，在大约2至5个太阳质量之间的这种紧凑物体范围，指的是一种被称为质量间隙的神秘天体质量类别。“我认为，这项研究中最有趣的部分是在'质量间隙'中检测到一个天体，该天体正好落在我们测得的最重的中子星和最轻的黑洞质量之间。”弗吉尼亚大学和国家射电天文台的天体物理学家谢恩·克罗玛蒂（Thankful Cromartie）并未参与这项新研究，他在给我们的电子邮件中写道，“不幸的是，这是不可能的，部分原因是中子星合并中通常可以检测到的“潮汐变形”或中子星拉伸被这种合并的不对称性所淹没。”也就是说，现有的观测证据和可接受的中子星质量的理论预测，“表明该物体很可能是一个非常轻的黑洞，”她说。如果这真是一颗真正的中子星，“我们必须从根本上重新考虑物质在极高密度下的行为方式。”令人振奋的是，正如LIGO科学协作组织成员、加的夫大学研究生查理·霍伊（Charlie Hoy）在一份新闻稿中说："这是第一次看到一批新的紧凑型双星系统。克罗马蒂说，较轻的天体不太可能是中子星，“尽管结果会令人兴奋。”她说，“但是重要的是不要在考虑这种可能性上花费太多精力， LIGO团队已明确表示不太可能。”太阳质量为6的较轻天体的起源仍然是另一个谜团。巴托斯说，当大质量恒星在其自身引力作用下坍塌时，中子星和黑洞都会诞生，但是这个新天体“与这种演化不一致，因此除了垂死的恒星之外，还必须创造出某种东西。”巴托斯说，一种有趣的可能性是，该物体是由两个“正常大小”中子星的碰撞产生的，它们的质量通常约为3太阳质量，“所以其中两个可以很好地构成我们在这里观察到的质量”，他告诉我们。他补充说：“发生星残余物与黑洞相撞事实，这表明这里存在某种“装配线”。实际上，在宇宙中存在大量黑洞和中子星的地方经常发生这样的事情。在每个星系的中心都存在这种情况，在每个星系中都存在的中央超大质量黑洞的吸引力，而导致一些天体位置发生变化。如果大量的气体涌入，在超大质量黑洞周围形成一个吸积盘，然后收集并聚集较小的黑洞和中子星。实际上，这次事件的另一大惊喜，两个碰撞天体的截然不同的质量，也指向了一次暴力相遇。”