黑洞双星？其实是黑洞三星!

黑洞双星「天鹅座V404星（V404 Cygni）」的想象图。此前认为这是由黑洞（中央）和近距离的恒星（左）组成的双星系统，但最新研究结果表明，这其实是个三星系统，还有一颗较远的恒星（右）也是成员之一。

图片来源：Jorge Lugo

     上图是距离我们约8000光年的黑洞双星“天鹅座V404星（V404 Cygni）”的示意图，位于天鹅座方向。黑洞双星指的是由黑洞和恒星组成的双星系统。图中描绘了从左侧恒星流向中央黑洞的气体，在落入黑洞的过程中形成的吸积盘，以及从黑洞两侧喷射出的喷流。

      围绕黑洞的高温吸积盘会释放出X射线和可见光等电磁波，这些辐射提供了间接识别黑洞存在的重要线索。天鹅座V404星早在1938年就被认定为一颗变星，1989年日本天文卫星 “Ginga（銀河）”检测到其X射线亮度增强。2015年，该黑洞系统自“Ginga”检测以来，时隔26年再次在X射线和可见光波段观测到亮度增强，使其成为最受研究关注的黑洞之一。

      天鹅座V404星是早已被人们熟知的天体。然而，以麻省理工学院（MIT）的凯文·伯吉（Kevin Burdge）为首的研究团队近日发表研究成果，提出这一系统实际上还有另一颗恒星，与原有的黑洞和近距离恒星一起形成了一个引力绑定的三星系统。前述的示意图的右上角也展示了这颗恒星。

       根据研究团队的说法，原为双星系统的黑洞和恒星之间的距离仅约为0.14天文单位（这是太阳到水星平均距离约0.39天文单位的三分之一多一点），两者以约6.5天的周期互相绕转。而第三颗恒星则与内侧的双星系统，也就是原本被认为的天鹅座V404星，至少相距3500天文单位（接近太阳到冥王星平均距离约39.5天文单位的90倍），其公转周期估计约为7万年。

      第三颗恒星的运动是通过分析欧洲航天局（ESA）自2014年以来持续观测星体位置和运动的空间望远镜「盖亚（Gaia）」的数据得出的。此外，研究团队根据这颗恒星正处于向红巨星阶段转变的年龄，推算出整个三星系统的年龄约为30亿至50亿年。

      质量在数百个太阳质量以下的黑洞被称为「恒星质量黑洞」，通常在超新星爆发时形成。然而，研究团队认为，如果天鹅座V404星的黑洞确实是通过超新星爆发产生的，那么远离黑洞且引力联系较弱的第三颗恒星应该会被弹射出去。

       经过数万次的模拟，研究团队得出结论，假设恒星没有发生超新星爆发而是直接坍缩成黑洞，那么第三颗恒星的存在就能得到最简单的解释。这项研究表明，被认定为三重星系统的天鹅座V404星可能是由恒星直接坍缩形成的黑洞的重要证据之一。