非凡的“三元”黑洞系统是有史以来第一个发现的此类系统

在距离地球约 7,800 光年的天鹅座中，潜伏着一个真正的太空怪异现象。在那里，一个黑洞在名为 V404 Cygni 的系统中反复从事行为同时科学家们既困惑又欣喜.

现在，它从看似无穷无尽的武器库中抽出了一个全新的技巧：一个看不见的双星伴星，一颗在大约 70,000 年的宽轨道上的恒星。

由于 V404 Cygni 已经有一个伴星——一颗位于近距离 6.5 天轨道上的恒星，中心黑洞正在其上悠闲地享用——新发现的第三个天体使该系统成为三位一体。

这是我们第一次看到具有这种配置的系统，它可能会提供一些关于如何黑洞形式。这是因为超新星爆炸，被认为是恒星质量黑洞形成的机制，应该已经打破了宽轨道的脆弱引力键。

“我们认为大多数黑洞是由恒星的剧烈爆炸形成的，但这一发现有助于对此提出质疑，”物理学家凯文·伯奇 （Kevin Burdge） 说麻省理工学院的。

“这个系统对黑洞演化来说非常令人兴奋，它也提出了一个问题，即是否还有更多的三元组。”

事实上，我们已经知道第二颗星几十年了;天文学家认为它只是一颗靠近 V404 Cygni 的恒星，相对来说并不起眼。

但欧洲航天局的盖亚任务收集的数据显示，那里发生的事情肯定比我们想象的要多。Gaia 正在绘制银河系中物体的三维位置;但它也在映射它们在太空中移动时的方向和速度。

V404 天鹅座和这颗看似无关的恒星正以相同的方向和相同的速度在太空中移动。这表明对象已链接。

“几乎可以肯定这不是巧合或意外，”Burdge 说.“我们看到两颗恒星彼此跟随，因为它们被这根微弱的引力链所连接。所以这必须是一个三重系统。

有证据表明黑洞形成的超新星模型。这是当一颗垂死的恒星爆发出巨大的爆炸，喷出其外部物质，而恒星的核心在重力作用下坍缩形成一个黑洞，这是宇宙中密度最大的天体。

科学家见过超新星，并解开光以测量核心物体的质量，从而推断黑洞的产生。但这并不意味着超新星是唯一的形成机制。另一个选项是直接折叠模型。在这里，这颗大质量恒星简单地完全内爆成一个黑洞，没有混乱，没有大惊小怪。

在这里，证据更难获得。没有混乱或大惊小怪，几乎没有证据。

这就是 V404 Cygni 突然变得非常有趣的地方——因为当超新星爆炸是不对称的时（通常是这样），能量的不平衡会给新生的黑洞带来方向性的冲击。

对于新连接的恒星所看到的如此宽的轨道，这很难解决。黑洞和恒星相距 3,500 个天文单位的距离，这使得它们彼此之间的引力系绳相对较弱。超新星带来的破坏应该像一缕蜘蛛网一样打破了那条束缚。

较宽的轨道分离也使得两个经过的物体之间的引力捕获难以解释。Burdge 和他的同事进行了数万次模拟，发现最好的解释是，当黑洞形成时，这三个物体已经受到了引力束缚;而形成机制是直接崩溃。

“绝大多数模拟表明，实现这种三元组工作的最简单方法是通过直接折叠，”Burdge 说.

这是黑洞形成的直接坍缩模型的最佳证据，它支持该机制作为解释黑洞形成历史的有效方式难以解决与超新星。

甚至很可能还有其他包含黑洞的大三元组，我们由于黑洞而错过了。隐蔽性;找到它们可以帮助我们更好地了解这些天体是如何形成的，以及为什么黑洞可能会直接坍缩而不是在光芒中爆炸。

“要么我们很幸运，要么三级很常见，”天文学家 Kareem El-Badry 说加州理工学院。

“如果它们很常见，那可能会解决一些关于黑洞双星如何形成的长期问题。三元组开辟了纯二进制不可能的进化途径。

“实际上，人们之前已经预测过黑洞双星可能主要通过三重进化形成，但直到现在才有任何直接的证据。”

该研究已发表在自然界.

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