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  “M33 X-7”双星系统所产生的巨大质量黑洞就隐藏于这个烤薄饼状的物质圆盘中明亮的X射线中心。这个黑洞的巨大质量炽热伴星正在失去自身质量,并渐渐被黑洞牵引和捕获。

  北京时间10月23日消息,据国外媒体报道,在普通的双星系统中,通常是一颗巨型恒星在不断地吸收核燃料即将耗尽的伴星的质量。然而,美国西北大学科学家最近研究发现,在“M33 X-7”双星系统中相当于伴星身份的“M33 X-7”巨大质量黑洞仍然还有大量的氢燃料在燃烧,而且该黑洞仍在不断地喷涌出大量X射线。科学家们因此提出了一个关于黑洞起源过程的新理论。

  这个巨大质量恒星型黑洞质量相当于太阳质量的15.7倍,正在围绕着一颗更大的恒星运行,而这颗恒星的质量则是太阳质量的70倍。在其他的X射线双星系统中,恒星型黑洞的质量通常只有太阳质量的10倍。这个双星系统距离地球大约270万光年,位于三角座星系之中。

  研究人员曾经试图利用已有的X射线双星系统模型来解释“M33 X-7”黑洞现象。美国西北大学科学家弗朗西斯卡-瓦尔塞奇是该项研究的负责人。瓦尔塞奇介绍说,“在这个双星系统中,一个巨大质量黑洞正在围绕迄今发现的最大质量恒星运行。”如果考虑到它的巨大质量,这颗恒星比正常情况的亮度要暗得多。

  双星系统原理

  在一个用来解释“M33 X-7”黑洞现象的模型中,当主要恒星氢燃料即将耗尽并开始膨胀时,它的外层区域就会形成一个巨大的包层,从而将自己和它的伴星都包裹于其中。但是,当一颗恒星大到足以产生相当于16个太阳质量的黑洞时,这个巨大的包层就会导致两颗恒星的融合。

  一些其他的模型也许可以解释双星系统的巨大质量和紧密的轨道,但它们无法解释黑洞释放X射线和旋转等神秘现象。在“M33 X-7”双星系统中,这个黑洞的伴星相对较暗现象以及它们之间紧密的椭圆形轨道,也都无法用这些模型来解释。

  因此,瓦尔塞奇研究团队提出关于这个双星系统的一个完全不同的可能历史。

  黑洞起源新故事

  在瓦尔塞奇的模型中,这个由黑洞和恒星组成的双星系统的起源故事是这样的:一颗巨型恒星,也就是未来的黑洞,每隔大约三天会围绕另一颗质量相当于太阳质量30倍的恒星运转一圈。

  在如此紧密的轨道中,这个未来的黑洞仍在燃烧核燃料阶段,就已开始转移质量。当它失去大部分氢包层时,就会变成所谓的沃尔夫-瑞叶星,并将以恒星风的形式吹散剩余的氢包层,从而最终露出氦核。

  在这一过程中,它的伴星会增加更多的质量,成为两颗恒星中质量和体积更大者。研究人员认为,由于增加的质量不会导致内核的核反应速度产生戏剧性的变化,因此这颗伴星仍然很暗淡。最后,这颗原始恒星在自身引力的作用下坍缩,产生一个黑洞,并开始吸收来自其伴星的恒星风,从而导致强大的X射线喷涌。在引力坍缩过程中释放出来的能量对黑洞有一个突然助推力,导致其产生一个椭圆形轨道。

  瓦尔塞奇表示,“值得肯定的是,我们已经证实了我们对双星系统的进化和黑洞形成的理解。因此,它也让我们更坚信自己的物理模型,模型可以用来预测其他尚未发现的黑洞系统。”

  研究人员介绍说,现有包含巨型伴星的沃尔夫-瑞叶双星系统也许可以用来说明“M33 X-7”双星系统早期的形成过程。目前,瓦尔塞奇研究团队正在研究另一个X射线双星系统的历史,这个双星系统包含一个形成于另一颗恒星周围的超大质量黑洞。

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