藝術家對狼蛛星雲中VFTS243的印象。來源：uux.cn/ESO/L.Calçada。eso.org/public/images/eso2210a/
（神秘的地球uux.cn）據美國物理學家組織網（Tejasri Gururaj）：《物理評論快報》上的一項新研究探討了垂死恒星形成黑洞的條件，特別是中微子誘導的Natal kicks在形成過程中的作用。
黑洞是宇宙中最神秘的物體之一，其引力如此之強，以至於光都無法逃脫。截至目前，根據我們所掌握的證據，黑洞是恒星的屍體，這意味著它們是在恒星死亡時誕生的。
然而，它們形成的確切機製仍然是個謎。這項新研究通過研究恒星質量噴射和中微子發射等過程來解決其中一些謎團，這些過程在黑洞形成中起著至關重要的作用。
Phys.org采訪了第一作者Alejandro Vigna-Gómez博士，他是德國馬克斯·普朗克天體物理研究所的博士後。
當被問及研究黑洞形成的動機時，他說：“在過去的十年裏，我的工作圍繞著雙星和超新星物理學的交叉點展開。”
“隨著黑洞天文學最近的突破，我的興趣越來越大。近年來，我意識到重黑洞可以為恒星坍塌的過程提供重要的見解，從而產生它們。”
Natal kicks和中子星
當一顆比太陽大的恒星到達其生命的盡頭時，它會導致一場極其明亮和劇烈的爆炸，稱為超新星爆炸。這些爆炸是如此明亮，以至於它們可以短暫地超過整個星係的亮度，並釋放出大量中微子，留下一顆中子星。
爆炸過程中噴出的恒星質量的速度為每秒數千公裏，但並不總是均勻分布的。這種不對稱性導致了爆炸殘留物的大規模不對稱性，這在中子星中已經觀察到。
這種不對稱噴出的質量會對中子星產生反衝，稱為“Natal kicks”，使其在整個星係中高速移動。中子星曾出現納塔爾踢現象，但黑洞沒有。
黑洞是當一顆垂死的恒星坍塌而不是爆炸時形成的。因此，我們來到了研究人員提出的問題：Natal kicks是否也會在黑洞的形成中發揮作用？
黑洞雙星
Vigna-Gómez博士說：“近年來，在我們的星係及其周圍環境中發現了幾種黑洞雙星。它們通常是通過X射線發射探測到的，但隻有少數是通過單線光譜（一種不同的方法）作為X射線靜默雙星探測到的。”。
這些雙星係統不會發射大量的X射線，這可以指示雙星係統中恒星的演化階段。
研究人員選擇了VFTS 243星係進行研究，因為它是這些雙星中質量最大的黑洞之一。
這個雙星係統由一個黑洞和一顆大質量恒星組成。研究人員想研究黑洞形成的條件，比如恒星質量的損失和與其形成相關的出生踢。
研究人員建立在最近對消失恒星的觀測基礎上，這些恒星在沒有爆炸的情況下死亡並成為黑洞。此外，這些恒星質量的黑洞雙星（這是官方術語）是惰性的，這意味著在黑洞形成後，恒星和黑洞之間幾乎沒有相互作用。
Natal kicks的製約因素
研究人員使用半分析方法來計算黑洞形成過程中的Natal kicks將導致觀測到的係統配置的概率。
為了分析係統的形成，研究人員使用了各種約束條件，如軌道周期、離心率和係統徑向速度。他們還對黑洞形成過程中的長期中微子不對稱性進行了估計（假設這是由於完全坍塌而非爆炸造成的）。
Vigna-Gómez博士總結了這一發現，他說：“我們發現VFTS 243的黑洞是在沒有爆炸的情況下形成的，如果有的話，中微子產生的衝擊很低。這表明，當這個大質量的祖先坍塌成黑洞時，中微子在所有方向上的發射幾乎相等。”
對於VFTS 243，研究人員將Natal kicks速度限製在小於或等於每秒10公裏左右。他們發現，最有可能的情況是，大約0.3個太陽質量被噴出，可能是以中微子的形式噴出的，黑洞經曆了大約每秒4公裏的撞擊。
未來工作
這些發現對其他黑洞的形成有啟示，表明一些黑洞可以通過完全坍塌而形成，而不會爆炸。
此外，長期中微子發射優先是球對稱的（在所有方向上都相等），這解釋了雙星係統缺乏強大的出生踢。
Vigna-Gómez博士補充道，“我們建立在黑洞相對於中子星的Natal kicks數減少的基礎上的理論直覺似乎是正確的。”
“這項分析表明，VFTS 243可以用作模擬核心坍縮超新星的基準係統，即，對坍縮成大約10個太陽質量黑洞的恒星的模擬應該與我們為VFTS 243推斷的小中微子不對稱性和Natal kicks一致。”
為黑洞群體構建框架將是研究人員試圖了解大質量恒星進化的下一步。

(责任编辑：菅原紗由理)