黑洞和紅矮星在「舞林爭霸」上驚奇繞轉

歐洲航天局的XMM—牛頓太空望遠鏡捕捉到太空天體「舞林大會」的精彩一幕，黑洞和恆星在太空區域的一個「超級舞台」以令人頭暈目眩的時速相互旋轉，它們每2、4小時旋轉一圈，比之前的「宇宙吉尼斯紀錄提高了大約一個小時。「雙人舞」的領舞者是一個緻密而緊湊的黑洞，天文學家將它稱之為為MAXI1659—152，該黑洞的質量是太陽的3到4倍，「雙人舞」的伴舞者是一顆紅矮星，該紅矮星的質量相當於太陽的20%，或五分之一。黑洞和伴星相隔了大約100萬公里，與我們看到的電視節目「舞林盛典」不同，太空的「雙人舞」比賽沒有「饒舌」評委的點評。

2010年9月25日，NASA斯威夫特太空望遠鏡發現了黑洞和伴星的「二人轉「，天文學家開始時以為這是一種伽瑪射線爆的現象，」伽瑪暴「表徵了黑洞向外噴吐物質和能量。國際空間站的日本MAXI望遠鏡在同一天、同一個太空區域發現了十分明亮的射線源。地面和太空的各類望遠鏡對射線暴進行了更多觀測，其中的XMM—牛頓太空望遠鏡的觀測結果顯示，一個黑洞正從一個被撕裂的微小伴星吸食物質。在「舞林大會」結束時，作為伴星的紅矮星將被強悍的黑洞「主星」完全吞噬。

黑洞和紅矮星圍著共同的質量中心旋轉，紅矮星不是圍繞著黑洞旋轉，就像地球圍繞者太陽旋轉一樣，這是由於它們的質量相差並不懸殊，達到了相互制衡的程度，制衡的結果導致了共同引力中心的產生，這是它們共同的旋轉中心。相比較而言的紅矮星是一顆明亮的恆星，它的轉動半徑更大，位於離中心點更遠的地點，它的旋轉速度為每小時200公里，如此驚奇的高轉速使得它成為了目前已知的旋轉最快的恆星。黑洞在圓周軌道的轉速為每小時僅僅15萬公里，遠低於它的伴星、或紅矮星的轉速。

3月19日，歐洲航天局宣布了對這一雙星相互旋轉的「破紀錄」發現。歐洲航天局的西班牙科學家埃里克·庫卡爾斯將成果發表在《天文學和天體物理學》雜誌上，黑洞和伴星圍繞它們共同的質量中心旋轉，相互旋轉的速率令人驚訝，它們的轉速比地球繞太陽的轉速高出了大約20倍，庫卡爾斯用風趣的語言形容了」瘋狂的旋轉「，就像某人在」星系遊覽會「乘坐一匹「旋轉木馬」，這種瘋狂旋轉的滋味不好受，誰都難以忍受令人感到「天昏地暗」的極速旋轉。

庫卡爾斯和他的團隊成員發現，雙星體處於比銀河平面高的緯度，為什麼雙星體沒有處在銀河系基準平面附近的低緯度？不同尋常的特徵同樣反映在其它兩個含有黑洞的雙星體，其中的一個雙星體是斯威夫特J1753.5—0127，該雙星體保持了之前的旋轉記錄。高於銀河系緯度的位置和短周期的旋轉軌道可能是它們的共同特徵，從中可能揭示潛在的此類雙星體的類型，這種雙星體可能在超新星的大爆炸時期形成，超新星在大爆炸過程中不僅形成了黑洞，而且它們可能被「踢出」了銀河系的低緯平面。

XMM—牛頓望遠鏡捕捉了黑洞MAXI1659—152的信號，它的快速反應機制是成功的關鍵，對於非常短的旋轉周期的雙星體而言，天文觀測是一項嚴格的考驗，測量時間趕上了下午茶的時刻，庫卡爾斯領銜的科學團隊在收到指令後的5個小時開始觀測，從下午茶的時間一直持續到第二天的早餐時間。歐洲航天局XMM—牛頓太空望遠鏡團隊的科學家諾伯特·夏特爾認同快速反應性能的重要性，如果沒有快速的響應，那麼他們不可能準確地測量擁有一個黑洞的雙星體的極快旋轉速度。

黑洞MAXI1659—152的伴星是一顆紅矮星，它是一顆小的，相對冷的恆星，紅矮星在我們的銀河系是極為常見的恆星類型，它們的亮度很低，對它們的觀測極為困難，甚至已知的最大一種紅矮星的光度僅有太陽的10%。黑洞MAXI1659—152的伴星受到一種向心力的作用，施加在紅矮星的向心力使得它沿著圓弧的路徑旋轉，這種向心力在紅矮星朝向黑洞的內側和朝向黑洞的外側有巨大的差值，形成了向心力的「剪刀差」，引力的」剪力「一層層地撕裂紅矮星，碎片化的紅矮星最終成為黑洞的「囊中之物」。黑洞和伴星的「舞林爭霸」終有「曲終人散」的時候，「舞林霸主」屬於真正的舞者——黑洞，它的紅矮伴星將消失得無影無蹤。

（編譯：2013-4-3）

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