研究人員發(fā)現(xiàn)，這兩顆恒星位于一個叫做小麥哲倫星系的鄰近矮星系中，它們部分接觸并相互交換物質(zhì)，其中一顆恒星目前正在"喂養(yǎng)"另一顆。它們每三天互相繞行一次，是迄今觀察到的最大規(guī)模的接觸星（稱為接觸雙星）。
(資料圖)
將他們的觀察結(jié)果與雙星演化的理論模型相比較，他們發(fā)現(xiàn)，在最適合的模型中，目前被喂養(yǎng)的恒星將成為一個黑洞，并將喂養(yǎng)其伴星。存活下來的恒星將在不久之后成為一個黑洞。
這些黑洞將在短短幾百萬年內(nèi)形成，但隨后將相互環(huán)繞數(shù)十億年，然后以如此大的力量相撞，產(chǎn)生引力波--時空結(jié)構(gòu)中的漣漪--理論上可以用地球上的儀器探測到。
該研究的主要作者、博士生馬修-里卡德（UCL物理與天文學(xué)）說："由于引力波探測器Virgo和LIGO的存在，在過去幾年里已經(jīng)探測到了幾十個黑洞合并。但是到目前為止，我們還沒有觀察到那些被預(yù)測會坍縮成這種大小的黑洞并在時間尺度上短于甚至大致與宇宙年齡相當(dāng)?shù)暮阈?。我們的最佳擬合模型表明這些恒星將在180億年后合并為黑洞。在離我們的銀河系如此之近的地方發(fā)現(xiàn)這種演化路徑上的恒星，為我們提供了一個極好的機會，讓我們更多地了解這些黑洞雙星是如何形成的。"
共同作者、波茨坦大學(xué)的博士生丹尼爾-鮑里說："這顆雙星是迄今為止觀察到的質(zhì)量最大的接觸雙星。較小、較亮、較熱的恒星，質(zhì)量是太陽的32倍，目前正在向其較大的同伴失去質(zhì)量，后者的質(zhì)量是我們太陽的55倍。"
天文學(xué)家今天看到的黑洞合并形成于數(shù)十億年前，當(dāng)時宇宙中的鐵和其他較重元素含量較低。這些重元素的比例隨著宇宙的老化而增加，這使得黑洞合并的可能性降低。這是因為重元素比例較高的恒星有更強的風(fēng)，它們會更快地自我吹散。
飽受研究的小麥哲倫云，距離地球約21萬光年，由于自然界的一個怪癖，它的鐵和其他重金屬豐度約為我們銀河系的七分之一。在這方面，它模仿了宇宙中遙遠(yuǎn)的過去的條件。但是與更古老、更遙遠(yuǎn)的星系不同，它足夠接近，天文學(xué)家可以測量單個和雙星的屬性。
在他們的研究中，研究人員利用美國宇航局哈勃太空望遠(yuǎn)鏡（HST）和智利歐空局超大型望遠(yuǎn)鏡上的多單元光譜探測器（MUSE）以及其他望遠(yuǎn)鏡上的儀器在多個時段獲得的數(shù)據(jù)，測量了來自雙星的不同光帶（光譜分析），其波長范圍從紫外線到光學(xué)到近紅外。
利用這些數(shù)據(jù)，研究小組能夠計算出恒星的徑向速度--也就是說，它們向著或遠(yuǎn)離我們的運動--以及它們的質(zhì)量、亮度、溫度和軌道。然后他們將這些參數(shù)與最適合的進(jìn)化模型相匹配。
他們的光譜分析表明，較小的恒星的大部分外包層已經(jīng)被其較大的同伴剝?nèi)チ?。他們還觀察到這兩顆恒星的半徑都超過了它們的洛希瓣--也就是說，在一顆恒星周圍，物質(zhì)被引力束縛在該恒星上的區(qū)域--證實了較小恒星的一些物質(zhì)正在溢出并轉(zhuǎn)移到伴星上。
在談到這兩顆恒星的未來演變時，里卡德解釋說："較小的恒星將首先成為一個黑洞，在短短70萬年內(nèi)，要么通過一個被稱為超新星的壯觀的爆炸，要么它可能大到坍縮成一個黑洞而不向外爆炸。在第一個黑洞開始從它的同伴那里增殖質(zhì)量，對它的同伴進(jìn)行報復(fù)之前，它們將成為約300萬年的不安的鄰居"。
進(jìn)行建模工作的Pauli補充說："只過了20萬年，用天文術(shù)語來說就是一瞬間，伴星也將坍縮成一個黑洞。這兩顆大質(zhì)量的恒星將繼續(xù)圍繞對方運行，在數(shù)十億年的時間里每隔幾天繞一圈。慢慢地，它們將通過發(fā)射引力波而失去這種軌道能量，直到它們每隔幾秒鐘就互相繞行一次，最終在180億年后合并在一起，通過引力波釋放出巨大的能量。"
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