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2019年12月18日的夜晚,大麦哲伦星云中的一颗恒星悄然亮了一下。这次变亮并不剧烈,也没有伴随任何爆发性征兆,而是呈现出一段持续约一小时的平滑对称亮度曲线,仿佛有什么东西恰好从它与地球之间掠过,将它的光线微微弯折。随后,这颗恒星恢复如常,此后再未观测到类似的变化。
科学家将造成这次奇特现象的神秘天体命名为"Phoebe"。而搞清楚Phoebe究竟是什么,如今已成为当代天文学中最引人入胜的谜题之一。
一场发生在光线弯折瞬间的物理侦探游戏
这一现象背后的核心机制,被称为引力微透镜效应,它是爱因斯坦广义相对论最为精妙的预言之一。当一个质量巨大且致密的天体经过地球与遥远恒星之间时,其引力会像一面透镜一样,以某种极具特征性的方式短暂放大背景恒星的光芒。
这种亮度变化的曲线形态相当独特,与变星、恒星爆发或小行星掠过所造成的亮度波动截然不同。墨尔本斯温伯恩大学的一支天文学团队,在他们针对大麦哲伦星云开展的高频巡天数据中发现了Phoebe,团队成员对此次事件属于真正的微透镜现象几乎没有任何疑虑。
真正的问题在于,Phoebe究竟是什么样的天体。研究人员目前列出了三种可能性。
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第一种可能是一颗自由漂浮的行星,即很久以前被从原本所属的星系中甩出,如今独自在银河系中孤独游荡的星际流浪天体。第二种可能同样是一颗自由行星,但归属于大麦哲伦星云本身,而非我们的银河系,这一情形如果成立,将成为人类首次发现的银河系外微透镜行星。
第三种可能性则要玄妙得多,即一个原初黑洞。这类微小的黑洞并非诞生于恒星坍缩,而是在大爆炸后极短的时间内,由宇宙早期密度波动直接形成的产物,其诞生时刻甚至早于第一批恒星的出现。
一小时光变背后隐藏的质量密码


大小麦哲伦星云。图片来源:ESO/S. Brunier
判定Phoebe真实身份的关键线索,在于这次亮度变化事件的持续时间。由于微透镜效应的时间尺度直接取决于造成透镜作用天体的质量,质量越轻的天体,穿越观测视线的速度就越快,其造成的亮度变化持续时间也就越短。
Phoebe造成的亮度变化持续了大约60分钟,恰好处于当前巡天观测技术所能探测极限的边缘。研究团队据此反推计算出,这个神秘天体的质量大约相当于月球质量的三倍。
这一质量远远小于任何已知行星的规模,同时也远远小于任何恒星演化残留形成的黑洞质量下限。恒星级黑洞的最低质量通常约为太阳质量的五倍左右,而Phoebe的质量比这个下限还要低出几个数量级。
在整个已知的黑洞家族谱系中,唯一能够拥有如此微小质量的类型,正是那种诞生于大爆炸自身的原初黑洞。这一发现如果得到证实,意味着人类可能首次探测到了这类理论上早已被预言、却始终难觅踪迹的宇宙"活化石"。
概率压倒性支持暗物质起源的假说
为了进一步确认Phoebe的真实身份,研究团队计算了造成此次透镜效应的天体分别属于三种不同天体族群的概率——银河系内的恒星、大麦哲伦星云内的恒星,以及分布在两者之间与周围的暗物质晕。计算结果极具说服力:暗物质晕假说的可能性,比其余两种假说高出10万倍之多。
换句话说,Phoebe属于暗物质天体的概率,比它属于任何与普通恒星物质相关联的天体高出五个数量级。这一悬殊的概率差距,几乎将其他解释挤出了合理猜测的范畴。
如果这一解读最终成立,Phoebe将成为人类目前探测到的最古老天体之一。它形成的时间早于第一代恒星,甚至早于第一个原子的诞生,诞生于宇宙婴儿时期那场极度混乱且剧烈的物理过程之中。
一个已经在黑暗中悄然漂流了长达130亿年的天体配资活动入口,仅仅是在2019年12月的某个夜晚,用短短一个小时的时间,通过轻轻弯折一颗遥远恒星的光线,才第一次向人类悄然显露了自己的行踪。
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