中国科学院国度天文台和上海交通大学蚁合扣问团队基于国度紧要科技基础体式郭守敬千里镜（LAMOST）以及欧空局的Gaia卫星数据韩国三级片，通过视向速率措施和天体测量措施，在双星系统中告捷发现了一颗位于黑洞质地破绽的小质地黑洞。经营后果于北京本领9月10日在线发表于《当然·天文》。

01 什么是“质地破绽”？

恒星级黑洞是大质地恒星演化的闭幕。在全国中，质地小的恒星远远多于质地大的恒星；表面上，小质地恒星级黑洞的数量也应远多于大质地恒星级黑洞的数量。

但是不雅测端正并非如斯。近60年来，传统X射线措施依然证认并测量了20余颗恒星级黑洞的质地，其质地散播露馅为衰退3倍-5倍太阳质地的小黑洞，这一区间被称为质地破绽（图1）。

图1 左图：直方图为不雅测的中子星（NS）与黑洞（BH）的质地散播。不齐心境的线代表了不同恒星演化（超新星爆炸）表面预期的中子星和黑洞质地散播。Credit：Belczynsk et al. (2012)。右图：LIGO发现的GW190425和GW230529。Credit: S. Galaudage。

东说念主们试图通过修改超新星爆炸表面来解释该质地破绽，也有扣问以为超新星爆炸会更容易瓦解包含小质地黑洞的双星系统，从而导致了这一不雅测效应。尽管最近激光干预引力波天文台（LIGO）的不雅测揭示了在质地破绽内存在精致天体，但小质地黑洞是否不错存在于双星系统中仍然是一个备受争议的问题。

02 新措施揭开小黑洞面纱

在这次扣问中，扣问东说念主员基于LAMOST的光谱数据和Gaia的天体测量数据，在双星系统G3425中发现了一例小质地恒星级黑洞（图2）。

在该双星系统中，可见星为一颗质地约为2.7倍太阳质地的红巨星，而不见地星的质地约为3.6倍太阳质地（3.1到4.4倍太阳质地之间）。

光谱剖判露馅，除了红巨星的光谱外，G3425中不包含来自其他要素的光谱，有劲证据了该不见地天体为一颗黑洞，也证据了包含小质地黑洞的双星系统是不错存在的。

图2：G3425双星思象图，包含一颗可见的红巨星和一颗不见地的小质地恒星级黑洞。

G3425的发现标明，视向速率和天体测量措施两种措施的联接不错灵验发现荫藏于双星中的宁静精致天体并精准测量精致天体的质地（图3a、b）。而此前所以为的“恒星级黑洞存在质地破绽”可能是由于单一不雅测措施形成的遴荐效应。

科研东说念主员还发现，G3425系统的轨说念特殊宽（周期约为880天），且接近正圆（椭率约为0）（图3c）。如斯宽圆轨说念的双星形成机制对现时的双星演化和超新星爆炸表面淡薄了挑战。

图3：（a）视向速率数据拟合。（b）天体测量数据拟合。（c）G3425与其他恒星级黑洞在质地—轨说念周期散播的比拟。

除了双星演化路线，扣问东说念主员筹画，G3425起始也可能是一个三星系统，不雅测到的巨星位于最外层，内双星则包含两颗大质地恒星，现今的黑洞是内双星历程长久演化后并合的端正。以至，G3425的不见地天体可能仍然包含两颗小质地精致天体。在这种情况下，该不见地天体将是双中子星或中子星与白矮星并合的候选体，改日不错通过引力波不雅测来探伤其并合事件。

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