黑洞双星系统，与狼共舞的另一半

发布时间：2026-04-01 10:32:51  浏览量：6

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美国航天局的系外航空探测器捕捉到一颗红巨星为伴生黑洞唱歌的痕迹

这些宇宙中的振动告诉了人们恒星不为人知的历史

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红巨星和黑洞处在双星系统的插图（图片来源：罗伯特 ·李创建）

利用美国宇航局的凌日系外行星测量卫星（TESS），天文学家们听到了一颗红巨星对它的黑洞同伴低吟的宇宙之歌。这首歌与TESS研究的星震有关，揭示了这颗红巨星动荡的历史，暗示它曾经与另一颗恒星相撞并合并。这颗快速旋转的红巨星位于盖亚BH2双星系统中，它是太阳大小的恒星体在耗尽燃料进行核聚变时进入的一个阶段。该星系位于半人马座，距离地球约3800光年，是欧洲航天局（ESA）的恒星测绘飞船盖亚（盖亚）于2023年发现的。天文学家团队利用TESS观测了红巨星盖亚BH2上涟漪般的星震。就像地震波可以用来探测地球内部一样，天体物理学家可以利用星震来研究恒星体的表层以下，一直到它们的核心。

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“就像地震学家利用地震来研究地球内部结构一样，我们也可以利用恒星的振动来了解遥远恒星内部的情况。”夏威夷大学天文研究所（IfA）的科学家丹尼尔·海伊团队负责人表示。“这些振动让我们对这颗恒星的历史有了更多发现。”

红巨星比看上去要年轻得多

海伊及其同事在仔细研究这颗红巨星的成分时感到惊讶，这颗恒星富含重元素，即“富含阿尔法元素”，证明它来自更古老的恒星。然而，由凌日系外行星勘测卫星（TESS）观测到的恒星在宇宙中传过来的振动轨迹显示，恒星年龄只大约50 亿岁。

进一步对比，我们又举例，这颗 46 亿岁的恒星（即太阳）要到大约 50 亿年后才会进入红巨星阶段，届时其核心中的氢将耗尽。

“年轻且富含阿尔法元素的恒星相当罕见且充满神秘感。”海伊继续说道。“年轻与古老化学成分的结合表明这颗恒星并非孤立演化而来。它很可能从伴星那里获得了额外的质量，要么通过合并，要么在黑洞形成时吸收了物质。”

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而且，围绕这颗红巨星，还存在着其他谜团呢。”

这是一张展示银河系的图片，其中标出了由盖亚探测器发现的前两个黑洞的位置，包括盖亚 BH2，及它的红巨星伴星。 （图片来源：欧洲航天局/盖亚/数据处理与分析中心；CC BY-SA 3.0 IGO，CC BY-SA 3.0 IGO）

通过地面设备观测这颗红巨星，科学家们发现它每 398 个地球日就会旋转一圈，这一速度比同龄的遥远红巨星通常的自转速度要快得多。这种快速自转暗示着它可能在漫长的过去与另一颗恒星合并，或者某一时期与那颗死亡并孕育出其伴星黑洞的巨星发生过相互作用。

“如果这种自转存在，那么就不能仅由这颗恒星的诞生自转来解释，”盖亚团队成员、美国国家航空航天局哈勃研究员乔尔·昂在声明中说道。“这颗恒星一定是通过与伴星的潮汐相互作用而加速旋转的，进一步支持了这个系统复杂的的形成过程的观点。”

团队还研究了由盖亚探测器发现的另一个黑洞双星系统，盖亚 BH3，距离地球2000 光年。盖亚 BH3的伴星，有比盖亚 BH2 的红巨星更不寻常的一面。这颗恒星所含的“金属”元素较少，天文学家认为，金属含量低的恒星会有明显的振荡现象，但在盖亚 BH3 中却看不到这种现象。

盖亚 BH2 和 盖亚 BH3 的恒星运动能够为人们提供更多关于黑洞并未持续吞噬其伴星的双星系统的信息。

研究团队将继续使用盖亚望远镜对 盖亚 BH2 进行观测，希望能更清晰地观察到其震颤现象，这有助于确认其是否曾与另一颗恒星发生过合并。

BY:Robert Lea

FY: Jane

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