太空中的神秘物体可能是迄今为止发现的最轻的黑洞

在我们银河系的郊区有一些奇怪的东西。

在一群掠过银河系外围的恒星中，天文学家发现了一个非常小、密度非常大的东西，它与一颗毫秒脉冲星在轨道上共舞。他们说，这个神秘物体只有两种可能 —— 中子星或黑洞 —— 但其中任何一种都是令人兴奋的发现。

如果它是一颗中子星，它可能是我们见过的最重的中子星。如果它是黑洞，它就是同类中最轻的。

它的质量相当于2.09到2.71个太阳，位于被称为“低质量缺口”的致密天体沙漠的下端 —— 一个质量在2.2到5个太阳质量之间的沙漠，这里很少有中子星或黑洞被探测到。

彻斯特大学的天体物理学家本·斯塔普斯（Ben Stappers）说：“无论哪一种可能性都是令人兴奋的。脉冲星-黑洞系统将成为检验引力理论的重要目标，而重中子星将在非常高密度的情况下为核物理学提供新的见解。”

中子星和黑洞关系非常密切。它们都是超大密度的物体，是由大质量恒星死亡时核心的引力坍缩形成的。

不同之处在于质量。中子星的质量可以达到太阳质量的2.3倍左右。它被一种叫做“简并压力”的东西完全阻止了坍缩，即具有相似量子性质的多个粒子不能占据相同的状态，包括物理空间。

但中子星内部的粒子是尽可能紧密地聚集在一起的；恒星类似于一个大原子核。

然而，增加更多的质量，即使是简并压力也无法阻止进一步的崩塌。因此，至少在理论上，更多的大质量核心应该会完全坍塌成黑洞。

然而，尽管中子星的质量上限大约是2.3个太阳质量，但很少有黑洞的质量低于5个太阳质量。未观测到的数字之间的测量值是较低的质量间隙。

由马克斯·普朗克射电天文学研究所的天体物理学家伊万·巴尔（Ewan Barr）和阿鲁尼玛·杜塔（Arunima Dutta）领导的一个国际研究小组，通过研究一颗名为“PSR J0514-4002E”的奇怪毫秒脉冲星，发现了这个物体，该脉冲星位于一个名为“NGC 1851”的恒星群中，距离银河系中心约54000光年。

南非MEERKat阵列收集的无线电数据显示，在与脉冲星的7.44天轨道上存在一个看不见的双星伴星；研究人员想知道这个物体是什么。

毫秒脉冲星是一种旋转速度极快的中子星。当它们旋转时，它们以精确的时间间隔发射无线电波。PSR J0514-4002E每秒旋转170次，像静电的声音一样脉动。因为它的时间是如此精确，天文学家可以在脉冲中寻找微小的变化，并利用这些信息来计算脉冲星的特征，以及它的距离和任何双星伴星。

伊万·巴尔说：“想象一下，这就像把一个几乎完美的秒表扔进一颗近4万光年远的恒星的轨道上，然后能够以微秒的精度对这些轨道进行计时。”

有了这些脉冲星计时数据，研究人员就能够计算出到PSR J0514-4002E的距离、脉冲星的质量以及整个系统的质量。通过减去脉冲星的质量，他们能够确定这个神秘物体的质量。

这个物体太暗了，不可能是一颗主序星，也太大了，不可能是一颗白矮星（白矮星是比中子星轻的致密物体，在死星的尺度上）。那就只剩下两种可能了：中子星，或者黑洞。

目前还不可能确定它是哪一颗，但研究人员认为它是之前两颗中子星合并的产物。几年前，使用引力波探测到的类似碰撞产生了2.6太阳质量的物体。这颗最新发现的中子星的质量上限为2.76倍太阳质量，因此它有可能成为一颗更大的中子星。如果两者都不是黑洞。

现在它已经被发现了，研究人员决心揭开它的身份。

阿鲁尼玛·杜塔表示：“我们还没有完成这个系统。发现伴星的真实性质将是我们对中子星、黑洞以及黑洞质量缺口中可能潜藏的任何其他东西的理解的转折点。”