一個(gè)星團(tuán)，兩個(gè)黑洞？

胡德良

黑洞是不合群的：它們不但從環(huán)繞的恒星那里吞噬氣體，而且根據(jù)理論，它們還會(huì)將另外一個(gè)相對(duì)弱小的黑洞“趕”出自己的家園。然而令人意想不到的是，如今天文學(xué)家卻在一個(gè)星團(tuán)中，發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)獨(dú)立的黑洞！

非典型星團(tuán)

所有銀河系中的星團(tuán)都是很久以前形成的，短命的大型恒星死亡而變成了黑洞。這些黑洞的質(zhì)量比星團(tuán)內(nèi)任何一顆仍然發(fā)光的恒星都要大，因此會(huì)下沉到星團(tuán)的中心處。在那里，較為強(qiáng)大的黑洞會(huì)利用其巨大的引力將其他黑洞一一驅(qū)逐到偌大的星系空間，以保證在一個(gè)星團(tuán)中只有一個(gè)黑洞系統(tǒng)。因此，人們長(zhǎng)期以來(lái)的共識(shí)是，一個(gè)典型的球狀星團(tuán)（一種包含著幾十萬(wàn)顆恒星的恒星密集型團(tuán)體）只能容納一個(gè)恒星質(zhì)量的黑洞。

而今天，我們要談?wù)摰倪@個(gè)非典型的球狀星團(tuán)M22，位于人馬座，距離地球1萬(wàn)光年。美國(guó)密歇根州立大學(xué)（Michigan State University）的天文學(xué)家杰伊·斯特拉德（Jay Strader）及其同事，利用甚大陣列望遠(yuǎn)鏡（Very Large Array，VLA）進(jìn)行觀測(cè)后發(fā)現(xiàn)，M22中竟然有兩個(gè)物體的無(wú)線電波譜類似于黑洞系統(tǒng)的波譜。按照道理，白矮星或中子星不會(huì)釋放出這么多的無(wú)線電波，這就意味著在這個(gè)球狀星團(tuán)中，也許擁有兩個(gè)獨(dú)立的黑洞。

這個(gè)發(fā)現(xiàn)自然讓所有人大吃一驚，它推翻了之前人們長(zhǎng)久以來(lái)的認(rèn)知。研究小組成員、英國(guó)南安普頓大學(xué)（University of Southampton）的天文學(xué)家托馬斯·馬卡羅恩（Thomas Maccarone）說(shuō)：“我們非常激動(dòng)，但是我們想謹(jǐn)慎一些，確保能夠排除所有其他的可能性。”“這是一個(gè)相當(dāng)重大的發(fā)現(xiàn)，”美國(guó)西北大學(xué)埃文斯頓分校（Northwestern University in Evanston）的天體物理學(xué)家斯蒂凡·昂布雷特（Stefan Umbreit）說(shuō)，“這表明，黑洞的噴射過(guò)程并不像我們想象的那么高效。”

我也要說(shuō)不

然而，美國(guó)加州理工學(xué)院帕薩迪納分校（California Institute of Technology in Pasadena）的天文學(xué)家施里尼瓦斯·庫(kù)爾卡尼（Shrinivas Kulkarni）卻對(duì)這個(gè)結(jié)果非常懷疑，他甚至愿意下100美金的賭注——這兩個(gè)天體都不是黑洞！庫(kù)爾卡尼聲稱：“偉大的發(fā)現(xiàn)需要強(qiáng)有力的證據(jù)證明，如果M22擁有過(guò)多的恒星，那么該星團(tuán)中很可能會(huì)有一些奇怪的恒星，釋放類似黑洞系統(tǒng)中特有的無(wú)線電波譜。”

雖然目前人們還無(wú)法確認(rèn)，這兩個(gè)奇怪的天體究竟是不是黑洞，倘若真是黑洞，那么它倆則代表著兩個(gè)“第一”：它們是人類在銀河系星團(tuán)中發(fā)現(xiàn)的第一批黑洞；它們也是利用無(wú)線電波發(fā)現(xiàn)的第一批恒星質(zhì)量的黑洞（科學(xué)家是根據(jù)旋進(jìn)黑洞的熾熱氣體散發(fā)出的X射線，發(fā)現(xiàn)銀河系中第一顆恒星質(zhì)量的黑洞——天鵝座X-1的）。

事實(shí)上，斯特拉德的研究小組經(jīng)過(guò)探測(cè)，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)來(lái)自這兩個(gè)天體的X射線，這說(shuō)明它們散發(fā)出的無(wú)線電波比我們預(yù)知的要多得多。斯特拉德說(shuō)：“這是所有10～20倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞的一個(gè)共同特點(diǎn)，它倆很可能就是恒星質(zhì)量的黑洞，其大小類似于15倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞天鵝座X-1。”此外，這兩個(gè)疑似黑洞都位于距離星團(tuán)中心幾光年的范圍之內(nèi)，這個(gè)位置與大質(zhì)量天體的位置相符，因?yàn)榇筚|(zhì)量天體按理都會(huì)沉到星團(tuán)的中心部位。但庫(kù)爾卡尼仍然堅(jiān)持認(rèn)為：“這么大質(zhì)量的天體應(yīng)該下沉到距離星系中心更近的位置上，而且沒(méi)有X射線意味著它們根本不是黑洞。”

更多的黑洞

當(dāng)然，如果這兩個(gè)天體確實(shí)是黑洞，那么每個(gè)黑洞都可能會(huì)有一顆恒星環(huán)繞，以產(chǎn)生人們能夠觀測(cè)到的無(wú)線電波。據(jù)哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)顯示，在一個(gè)疑似黑洞的附近，有一顆紅矮星在運(yùn)動(dòng)。而根據(jù)其他的觀測(cè)顯示，這兩個(gè)疑似黑洞的附近，可能還有一顆橙矮星。雖然天文學(xué)家目前仍需進(jìn)一步確定，但該發(fā)現(xiàn)表明，M22中可能還會(huì)擁有更多的黑洞——因?yàn)闆](méi)有恒星作伴的黑洞是無(wú)法釋放出無(wú)線電波的。

如果真如斯特拉德所說(shuō)的，M22中存在著那么多黑洞的話，也許黑洞并沒(méi)有我們想象的那樣不合群。也許在這個(gè)星團(tuán)以及其他星團(tuán)中，還有更多的黑洞等待著科學(xué)家去發(fā)現(xiàn)。