黑洞（左）和磁場從中子星表面爆發(fā)（右）的插圖 。（圖片來源:美國國家航空航天局戈達(dá)德太空飛行中心/S .維辛格、歐空局/蓋亞/DPAC）
據(jù)美國太空網(wǎng)（羅伯特·李）：天文學(xué)家在銀河系中發(fā)現(xiàn)了一個神秘物體，它比最重的中子星質(zhì)量更大，但比最小的黑洞輕 。
這個神秘的天體可以幫助科學(xué)家更好地確定中子星和黑洞之間的分界線 ， 中子星和黑洞都是在大質(zhì)量恒星死亡時誕生的 。
研究小組組長、曼徹斯特大學(xué)天體物理學(xué)教授本·斯塔珀斯在一份聲明中說:“無論哪種可能性都令人興奮 ?！薄懊}沖星-黑洞系統(tǒng)將是測試引力理論的重要目標(biāo)，而重中子星將為極高密度下的核物理提供新的見解 。”
該天體是由位于南非北海角的64個天線組成的貓鼬射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的 。致密的恒星殘骸正在圍繞一顆快速旋轉(zhuǎn)的中子星或“毫秒脈沖星”運(yùn)行，這顆中子星位于銀河系中一個被稱為“球狀星團(tuán)”的致密恒星叢中，距離我們約4萬光年 。
雖然擁有兩顆中子星的系統(tǒng)將是迷人的，但如果神秘物體是黑洞，這將使該系統(tǒng)成為令人難以置信的令人垂涎的射電脈沖星-黑洞雙星系統(tǒng) 。由于脈沖星的高度周期性爆發(fā)（可以用作計時機(jī)制）和黑洞的強(qiáng)烈引力影響，這樣一個系統(tǒng)對于測試愛因斯坦1915年的引力理論（即廣義相對論）的極限至關(guān)重要 。
這顆被稱為PSR J0514-4002E的脈沖星是通過它掃過地球時發(fā)出的微弱無線電波脈沖被發(fā)現(xiàn)的 。
隨著中子星像宇宙燈塔一樣以每秒170次的速度旋轉(zhuǎn) ， 高度規(guī)則的脈沖中的細(xì)微變化使研究人員能夠確定PSR J0514-4002E有一個密度驚人的軌道物體，這意味著它只能是一顆大質(zhì)量坍縮恒星的殘余 。
研究小組發(fā)現(xiàn) ， 這顆脈沖星和這個神秘物體相距500萬英里（800萬公里），約為地球和太陽之間距離的0.05倍，每七個地球日相互繞對方一周 。
該軌道物體的質(zhì)量比任何已知的中子星都大，但比任何已知的黑洞都?。?正好落在黑洞質(zhì)量間隙中 。
黑洞和中子星:發(fā)現(xiàn)差異
中子星和黑洞都是在大質(zhì)量恒星達(dá)到核聚變?nèi)剂系臉O限時誕生的，它們無法再支撐自己抵抗自身重力的向內(nèi)壓力 。當(dāng)這顆垂死恒星的外層在超新星爆發(fā)中被炸飛時，恒星的核心坍塌 。
在質(zhì)量尺度的低端，恒星核心的坍縮因現(xiàn)在組成它的中子海的量子特性而停止，它成為一顆中子星，一顆恒星殘骸 ， 其質(zhì)量是太陽質(zhì)量的1至2倍，相當(dāng)于地球上一座城市的寬度 ， 約12英里（20公里） 。
然而，超過一定質(zhì)量時，保持中子分離的量子壓力就會被克服，核心就會完全坍塌并成為黑洞 。如果中子星有一顆伴星可以竊取物質(zhì)以增加自身質(zhì)量，那么中子星也可以超過這個極限并坍縮成黑洞 。
天文學(xué)家認(rèn)為，如果一個恒星核心在失去外層和絕大多數(shù)質(zhì)量后，其質(zhì)量仍高于太陽質(zhì)量的2.2倍 ， 那么它就足以誕生一個黑洞 。
問題是我們見過的最輕的黑洞的質(zhì)量仍然是太陽的5倍左右 。5個太陽質(zhì)量和2.2個太陽質(zhì)量之間的黑洞的缺失被稱為“黑洞質(zhì)量差距”，它對中子星的2.2個太陽質(zhì)量極限提出了質(zhì)疑 。



假設(shè)其中的物體是一個黑洞的系統(tǒng)示意圖（圖片來源:danille Futselaar）
關(guān)閉黑洞質(zhì)量間隙
Stappers和他的同事們在使用MeerKat研究位于南天鵝座的球狀星團(tuán)NGC 1851時發(fā)現(xiàn)了這個可能是解開這個謎團(tuán)和縮小質(zhì)量差距的關(guān)鍵物體 。
這個古老星團(tuán)中的恒星比銀河系其他地方的恒星結(jié)合得更緊密 。NGC 1851中的恒星非常擁擠，它們相互作用 ， 擾亂彼此的軌道，甚至在極端情況下發(fā)生碰撞 。
該團(tuán)隊認(rèn)為兩顆中子星之間的這種碰撞可能產(chǎn)生了他們探測到的圍繞脈沖星PSR J0514-4002E運(yùn)行的神秘物體 。
該團(tuán)隊還無法確定PSR J0514-4002E的伴星是中子星、黑洞還是迄今未知的致密宇宙物體，但他們知道這個系統(tǒng)可能會成為一個獨(dú)特的宇宙實驗室，研究極端條件下的物質(zhì)和物理行為 。
“我們還沒有完成這個系統(tǒng)，”杜塔總結(jié)道 。“揭開伴星的真實性質(zhì)將是我們了解中子星、黑洞以及黑洞質(zhì)量間隙中可能潛藏的任何其他東西的轉(zhuǎn)折點 ?！?br>該團(tuán)隊的研究于周四（1月18日）發(fā)表在《科學(xué)》雜志上 。

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