进入深渊通过出生踢和中微子发射了解黑洞的形成

《物理评论快报》上的一项新研究探讨了垂死恒星形成黑洞的条件，特别是中微子引起的诞生踢在形成过程中的作用。

黑洞是宇宙中最神秘的天体之一，其引力非常强大，甚至连光也无法逃脱。到目前为止，根据我们掌握的证据，黑洞是恒星的尸体，这意味着它们是在恒星死亡时诞生的。

然而，它们形成的确切机制仍然是个谜。这项新研究通过研究恒星质量抛射和中微子发射等过程来解决其中的一些谜团，这些过程在黑洞的形成中发挥着至关重要的作用。

Phys.org采访了第一作者亚历杭德罗·维尼亚-戈麦斯(AlejandroVigna-Gómez)博士，他是德国马克斯·普朗克天体物理研究所的博士后研究员。

当被问及研究黑洞形成的动机时，他说：“在过去的十年里，我的工作一直围绕着双星和超新星物理学的交叉点。”

“随着黑洞天文学最近取得突破，我的兴趣与日俱增。近年来，我意识到重黑洞可以为恒星坍缩过程提供重要的见解，从而导致它们的诞生。”

纳塔尔踢和中子星

当一颗比太阳更大的恒星到达其生命终点时，它会导致极其明亮和剧烈的爆炸，称为超新星爆炸。这些爆炸非常明亮，可以短暂超过整个星系的亮度，并释放大量中微子，留下中子星。

爆炸期间喷射出的恒星质量的速度为每秒数千公里，但并不总是均匀分布。这种不对称性导致了爆炸残余物的大规模不对称性，这已在中子星中观察到。

这种不对称的喷射质量会对中子星产生反冲力，称为初生反冲，使其在整个星系中高速移动。此前曾在中子星中发现过纳塔尔踢，但在黑洞中却未发现过。

当垂死的恒星自身塌缩而不是爆炸时，就会形成黑洞。因此，我们来到了研究人员提出的问题：出生踢是否也在黑洞的形成中发挥了作用?

黑洞双星

“近年来，在我们的银河系及其周围环境中发现了几个黑洞双星。它们通常是通过X射线发射检测到的，但只有少数是通过单线光谱[另一种方法]检测到的，因为X-光线安静的双星，”维格纳-戈麦斯博士说。

这些双星系统不会发射大量的X射线，这可以表明双星系统中恒星的演化阶段。

研究人员选择星系VFTS243进行研究，因为它是这些双星中质量最大的黑洞之一。

双星系统由一个黑洞和一颗大质量恒星组成。研究人员想要研究黑洞形成的条件，例如恒星质量的损失以及与其形成相关的出生踢。

研究人员正在以最近对消失恒星的观察为基础，这些恒星是在没有爆炸的情况下死亡并变成黑洞的恒星。此外，这些恒星质量的黑洞双星(这是官方术语)是惰性的，这意味着黑洞形成后，恒星和黑洞之间几乎没有相互作用。

出生踢的限制

研究人员使用半解析方法来计算黑洞形成过程中的出生踢将导致观察到的系统配置的概率。

为了分析系统的形成，研究人员使用了各种约束条件，例如轨道周期、偏心率和系统的系统径向速度。他们还对黑洞形成过程中的长期中微子不对称性进行了估计(假设它是由于完全塌缩而不是爆炸而发生的)。

Vigna-Gómez博士总结了这些发现，他说：“我们发现VFTS243的黑洞在没有爆炸的情况下形成，并且具有较低的中微子出生踢(如果有的话)。这表明，当大量中微子在所有方向上发射时，中微子几乎均匀地向各个方向发射。祖先坍缩成黑洞。”

对于VFTS243，研究人员将出生踢腿速度限制为小于或等于每秒10公里。他们发现，最有可能的情况是，大约0.3个太阳质量的物质被喷射出来，可能是中微子，黑洞经历了每秒约4公里的初始冲击。

未来的工作

这些发现对其他黑洞的形成具有影响，表明有些黑洞可以通过完全塌缩形成，而不发生爆炸。

此外，长期中微子发射优先是球对称的(在所有方向上相等)，这解释了双星系统缺乏强烈的出生踢。

维格纳-戈麦斯博士补充道：“看来我们建立在黑洞相对于中子星的出生踢力减少的理论直觉上是正确的。”

“这项分析表明，VFTS243可以用作模拟核心塌缩超新星的基准系统，即对坍缩成十个太阳质量左右的黑洞的恒星的模拟应该与小的中微子不对称性和出生踢相一致，我们推断出VFTS243。”

研究人员试图了解大质量恒星演化的下一步是为黑洞群构建框架。

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！