在附近双星系统中检测到令人惊讶的巨大恒星质量黑洞

利用欧空局盖亚任务的数据，天文学家发现了附近的一个双星系统，该系统由一颗巨星组成，在 11.6 年内绕着一个恒星起源的休眠黑洞运行。该黑洞的估计质量(33个太阳质量)远高于银河系中所有已知的恒星质量黑洞，并且处于引力波探测到的河外黑洞的质量范围内。

这个双星系统被标记为盖亚 BH3，位于距离地球 1,926 光年的天鹰座中。

它也被称为盖亚 DR3 4318465066420528000、LS II +14 13 和 2MASS J19391872+1455542，由一颗古老的、金属非常贫乏的巨星和一个休眠的恒星质量黑洞组成。

盖亚 BH3 是欧空局星图卫星盖亚发现的第三个休眠黑洞。

“这是你一生研究中一次的发现，”法国国家科学研究中心和巴黎天文台的天文学家帕斯夸莱·帕努佐博士说。

“到目前为止，只有 LIGO-Virgo-KAGRA 合作团队通过对引力波的观测，才在遥远的星系中发现了这么大的黑洞。”

我们银河系中已知的恒星起源黑洞的平均质量约为 10 个太阳质量。

天文学家面临着解释盖亚 BH3 这样大的黑洞起源的紧迫问题。

我们目前对大质量恒星如何演化和死亡的理解并不能立即解释这些类型的黑洞是如何形成的。

大多数理论预测，随着年龄的增长，大质量恒星会通过强大的风脱落相当一部分的物质。最终，当它们作为超新星爆炸时，部分被吹入太空。

它们的核心剩余部分进一步收缩，成为中子星或黑洞，具体取决于其质量。

核心大到足以最终形成 30 个太阳质量的黑洞，这是很难解释的。然而，这个谜题的线索可能就在 Gaia BH3 附近。

这颗绕盖亚 BH3 运行的恒星相当罕见，它的轨道距离约为日地距离的 16 倍：这是一颗古老的巨星，形成于大爆炸后的前 20 亿年，当时我们的银河系开始聚集。

它属于银河恒星晕家族，并且正在向与银盘恒星相反的方向移动。

它的轨迹表明，这颗恒星可能是一个小星系或球状星团的一部分，在 80 亿多年前被银河系吞没。

这颗伴星的重元素很少，比氢和氦重的元素很少，这表明成为盖亚 BH3 的大质量恒星的重元素也可能非常贫乏。

它首次支持了引力波实验观测到的大质量黑洞是由缺乏重元素的原始大质量恒星坍缩产生的理论。

这些早期恒星的演化可能与我们目前在银河系中看到的大质量恒星不同。

伴星的组成也可以揭示这个令人惊讶的双星系统的形成机制。

“令我印象深刻的是，伴星的化学成分与我们在银河系中古老的贫金属恒星中发现的化学成分相似，”法国国家科学研究中心和巴黎天文台的天文学家伊丽莎白·卡福博士说。

“没有证据表明这颗恒星受到了后来成为 BH3 的大质量恒星超新星爆炸抛出的物质的污染。”

“这可能表明黑洞只是在诞生后才获得了它的伴星，从另一个系统捕获了它。”

该团队的论文将发表在《天文学与天体物理学》杂志上。