神秘黑洞将解释双星系统进化历程

一颗喷射X射线的超大质量黑洞锁定在一个巨大昏暗恒星紧密轨道运行，它将很好地揭示双星系统的进化历史和黑洞形成。

不同于双星系统，当一颗超大质量恒星从一个同伴恒星吸收质量，使该同伴恒星接近耗尽核燃料，在这种情况下，巨型黑洞M33 X-7便逐渐形成。依据一项最新研究，M33 X-7黑洞仍存在着大量能够燃烧的氢气。

这个巨大的恒星级黑洞质量是太阳的15.7倍，它正在环绕一颗质量是太阳70倍的超大恒星运行，其运行周期为3.45天。其它X射线双星系统中通常拥有10倍太阳质量的恒星级黑洞。

M33 X-7黑洞和环绕的恒星位于梅西耶33星系之中，距离地球270万光年。此前，研究人员很难使用当前双星X射线系统模型对M33 X-7黑洞进行解释。美国西北大学弗朗西斯卡-瓦尔塞奇(Francesca Valsecchi)是该研究负责人，他说：“这个超大质量黑洞正在环绕一颗迄今发现最大质量类型的恒星运行，并且就它们的体积而言，两者的运行轨道非常紧密。”以它们的质量进行计算，这颗巨型恒星应当更加暗淡。

它们如何存在？

在一个用于解释M33 X-7黑洞形成的模型中，当主恒星耗尽氢燃料并开始膨胀，其外层区域将形成一个包裹层，将它与自己的同伴恒星包裹起来。

但对于质量接近太阳16倍的超大恒星而言，这个包裹层将导致两颗恒星融合在一起。然而其他一些能够更好地说明该双星系统的质量和轨道紧密程度的计算机模型，却无法解释该黑洞为什么会释放X射线并出现神秘的旋转现象。

瓦尔塞奇和她的研究同事提出了关于该双星系统完全不同的进化历史理论。

关于黑洞的新起源理论

在瓦尔塞奇的理论中，恒星级黑洞和恒星形成的双星系统源自一个巨型恒星，其质量接近于太阳的100倍，每隔3天时间环绕另一颗质量相当于太阳30倍的恒星运行一周。

在这样紧密的轨道中，这个未来的黑洞在燃烧氢形成氦的过程中将质量进行转移。最终，它损失了其氢气包裹层多数质量，变成了沃尔夫-瑞叶星，并以恒星风的形式脱离恒星风包裹层的残留物质，暴露出其氦内核。

在这一过程中，它的同伴恒星会逐渐增加更多的质量，变成两颗质量和体积更大的恒星。由于质量的增加并不会导致内核的核反应发生显著性变化，因此这颗同伴恒星仍十分昏暗。最终，这颗前身是恒星的星体在自身引力作用下崩溃，逐渐形成为一个黑洞，并开始吸引其同伴恒星的恒星风，导致释放强大的X射线。在自身引力导致恒星崩溃过程释放的能量对黑洞产生碰撞形成一个椭圆形轨道，并且这个黑洞的旋转结果来源于该恒星自身的旋转。

瓦尔塞奇说：“可以肯定的是，我们已证实我们对双星系统的进化理解以及黑洞是如何形成的。它将使我们更加信赖自己的物理模型，并用它来预测尚未发现的黑洞系统。”

研究人员称，现有包含超大质量同伴恒星的沃尔夫-瑞叶星双星系统可能会呈现出“M33 X-7”的早期阶段特征，证实关于该模型更多的证据。瓦尔塞奇称，她和同事们当前正在研究另一个X射线双星系统的历史，该双星系统包含着一个形成于另一个恒星周围的超大质量黑洞。