白矮星每28分鐘在黑洞附近飛行

在基於Chandra X射線天文台，NuSTAR和澳大利亞望遠鏡緊湊陣列的新觀察的研究中，一組研究人員可能已經證實在已經看到的最緊密的軌道中存在黑洞和白矮星。

該系統在47 Tucanae球狀星團中觀察到，位於我們自己的星系中約16,700光年，並且是夜空中第二亮的球狀星團。它也是第一中質體黑洞的發現發現的網站。這是一個肥沃的土地，研究黑洞在球狀星團中的作用。

所討論的系統47 Tuc X9是47 Tuc核心中最亮的X射線源。研究人員最初認為其最大的組成部分可能是一個所謂的隨機變數，一個亮度有規律地增加和減少的系統。這發生在二進位對的恆星，其中來自供體星（通常是白矮星）的材料落到更大質量（大致為太陽質量）的星，導致增加的排放。

概念圖

新研究發現，基於系統的X射線和無線電發射，它是完全不同的：X9看起來不像一個災難性變數應該。 「X9在其無線電通量，X射線通量和X射線對光通量比的[災難性變數]中將是非常不尋常的。 X9將具有任何觀察到的[災變性變數]的最高無線電通量，「研究人員在他們的論文中寫道。 有些情況仍然可以用特殊類型的災難性變數產生相同的觀察結果，但研究人員得出結論認為這些是「極不可能的」。

相反，無線電輻射表明其主要成分可能是恆星質量黑洞。 這留下了它的同伴，捐助星的身份的問題。

伴星

一項2015年的研究表明，X9的質量較小的身體可能使大約25分鐘內一個完整的黑洞軌道。新的研究同意這一結果：研究人員注意到系統的X射線亮度的周期性變化，需要大約28分鐘來經歷一個周期。雖然研究人員討論了這種周期性行為的其他可能原因，但他們得出結論，最可能的解釋是捐助星在黑洞周圍的軌道。

如果是這樣，這是一個荒謬的快速軌道，意味著明星必須以令人難以置信的速度在大約1200萬公里/小時的速度繞著洞。這將需要星星的軌道僅僅是地球和月球之間距離的2.5倍。這個捐助星幾乎肯定是一個白矮星;任何更大質量的，如太陽般的星，不能保持一個軌道這麼接近它的黑洞。

研究人員進行計算機模擬分析來自星星的X射線光譜中的譜線。他們得出結論，一些X射線被包圍黑洞的富氧材料袋吸收。這將是從供體星中被浸出的物質，並落入黑洞。這提供了進一步的證據，孔的伴侶是一個白矮星。普通的，太陽般的星星主要由氫氣或氦氣組成，但是矮人們長期以來通過他們的氫氣或氦氣燃料燃燒，富有更重的元素。孔周圍的氣體缺乏氫，但似乎具有氧。

這種系統可能形成的一種方式是如果黑洞犁入一個球狀星團的紅色巨星，迅速消耗大部分的材料。紅巨星的核心可以作為一個白矮星生存。隨著時間的推移，白矮星可能朝向黑洞越來越近，越來越近，直到黑洞開始吸取一些物質。

由於白矮星正在失去這麼多的質量，它可能最終會結束於行星大小。質量損失可能不會停止：它可能最終完全蒸發，被黑洞伴侶吞噬。或者，質量損失可允許伴侶加速到更遠的軌道，其中進給將停止。

黑洞和球狀星團

47 Tucanae是一個球狀星團的例子，一顆星星繞我們的星系軌道運行。如果X9確實是一個黑洞，這將是不尋常的。雖然在整個星系的二元系統中發現了許多黑洞，但它們往往不會出現在球狀星團中。

事實上，球狀星團中缺少黑洞對科學家來說是令人驚訝的。黑洞從巨大的星星形成，耗盡燃料，球狀星團沒有大量的星星短缺。最初認為集群應該有1000個黑洞。作為證據沒有出現，研究人員開始考慮可能防止黑洞存在於球狀星團中的機制。他們的結論是，孔的強烈的重力，加上它們與其他星星的相互作用，可能會射出群集中的黑洞。這將解釋缺乏觀察，但是是否意味著群集不能有所有的黑洞？

根據最近的計算機模擬（在本研究之前），答案是否定的：一些黑洞應該保留在他們的群集中直到今天，可能大約十幾個群集。這個建議促使研究人員再次觀察它們，他們確實在銀河系和其他星系中的球狀星團中選出了少數候選人。

找到黑洞的一種方法是通過它們發射的X射線。麻煩的是，球狀星團如47 Tucanae包含許多已知的X射線源，包括幾個X射線二進位（具有兩個星星或黑洞的系統）。這些中的許多已經被研究，並且迄今已經證明具有中子星作為它們的重的組分，而不是黑洞。

結論

作者的結論是，二進位包括一個黑洞和白矮星還不確定，但它是最可能的解釋。它也可能是一個中子星，而不是一個黑洞，但這是一個長鏡頭：那些有某些屬性不明顯在X9。與此同時，伴侶是一個白矮星的結論要強得多。

「這是一個令人興奮的發現，因為我們發現令人信服的證據，伴侶是一個白矮星，此外甚至可以顯示白矮星是由什麼製成，」文章的第一作者Arash Bahramian寫道。 「此外，如果它確實包含一個黑洞，未來的引力波觀測台可能能夠檢測到這個迷人的二進位文件的輻射。