哈勃望遠鏡發現數千光年外,出現一個不發光的「小東西」,已引起科學家注意

一個孤立的,質量比太陽大得多,體積卻比太陽小得多,同時又看不見的「小東西」,正徘徊在距離我們幾千光年的星際空間中。科學家不能確認它的身份。它可能是黑洞,也可能不是。

這個小東西2011年一經現身,便引起了科學家的注意。但那時人們還沒有辦法進行判斷。近日兩組科學家使用哈勃太空望遠鏡,才部分地揭開了這位徘徊者的面紗。然而結論仍然是模糊的。

一組科學家認為,這位神秘的徘徊者是一個質量大約相當于太陽7倍的恒星級黑洞。而另一組科學家認為,它的質量僅有太陽的2至4倍——如果是這樣,那麼它既有可能是黑洞,也有可能不是——如果不是黑洞,那麼根據已有認識,它只能是中子星——然而如果它是中子星,那麼它就太重了,幾乎要超越中子星質量的上限。

中子星和恒星級黑洞都是大質量恒星死后留下的殘骸。這類恒星一旦耗盡內部的核燃料,就會在自身引力的作用下內爆,進而將內核密度壓縮得極高。

科學家相信銀河系中至少存在大約10億顆中子星和1億個恒星級黑洞——但它們中的絕大部分難以看到。中子星實在太小了,它們的直徑只相當于一個城市,本身也不怎麼亮;至于黑洞,它們根本就不發光。

科學家很希望這個「小東西」是一個恒星級黑洞,一個孤立的恒星級黑洞。

到目前為止科學家發現的恒星級黑洞數量十分有限。由于這種天體本身是看不見的,科學家只能通過觀察它們對周圍環境的影響來感知它們。

黑洞一旦與另外一顆恒星鎖定,便會在引力的作用下「翩翩起舞」。但這是死亡之舞,它會從它的舞伴身上攫取物質,并且吞吃掉。恒星物質在被黑洞吃掉的過程中會釋放出X射線。望遠鏡如果探測到了這些X射線,科學家才能說他們間接地發現了這個黑洞。

但是這種慣用的手段,并不能讓我們了解黑洞「生存」環境的全貌。

吞吃物質的黑洞處在持續的物質積累過程中,因此它們「出生」時的「體重」無從知曉。而只有了解了它們出生時的體重,科學家才能了解它們身上的許多關鍵特性,而這只能在孤立黑洞的身上找。

尋找孤立黑洞的方法,其靈感來自愛因斯坦的廣義相對論。

廣義相對論認為,任何大質量物體,都會使它所在的空間發生彎曲。而假如有光線通過它身邊被彎曲了的空間,那麼連光線也會被彎曲。彎曲了的光線,在進入我們眼中后,會產生所謂的「引力透鏡」效應,導致來自這個物體背后的影像被放大、增亮,有時還會發生位移。

孤立的黑洞也能產生「引力透鏡」效應,在這個尺度上的「引力透鏡」被稱為「微引力透鏡」。它能夠放大、增亮其后方天體——通常是恒星的影像。

2011年人們之所以能夠發現這個看不見的「小東西」,是因為在它附近,突然出現了一顆被增亮200多倍的恒星。但是當時人們無法確認這顆恒星的視覺位置是否發生了變化。而視覺位置的變化,是確認發生了「引力透鏡」現象,進而推算出那個看不見小東西質量的關鍵。

但是這種變化極其細微,極難感知。尤其對于在大氣層以內,容易受大氣抖動干擾的地基望遠鏡而言。于是研究人員轉而求諸哈勃太空望遠鏡。

哈勃不辱使命。兩個科研小組經過幾年的觀測和分析之后發現,背景恒星的位置確實發生了變化。但是根據位移程度得出的具體計算結果卻并不一致。

一個小組認為這個小東西的質量大約相當于太陽的7倍。假如它是一顆恒星,那麼這麼大的質量,一定會極為明亮。但是人們在那里卻什麼也沒看到。這麼重,又這麼黑,按照人類目前的認識,除了黑洞還能是什麼呢?

但是另外一組科學家得出的結論稍有不同。他們發現這個看不見的小東西質量大約相當于太陽的2至4倍。

這是一個非常奇怪的質量區間。位于這個質量區間內的天體,既有可能是黑洞,也有可能是中子星。假如它是黑洞,那麼它是有史以來最輕的黑洞;假如它是中子星,那它是有史以來最重的中子星,重得讓人難以置信——因為中子星的質量上限也只有太陽的1.5至2倍。

所以這個不發光的「小東西」究竟會是什麼呢?

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