簡介
一顆巨型恆星，也就是未來的黑洞，每隔大約三天會圍繞另一顆質量相當於太陽質量30倍的恆星運轉一圈。這個由黑洞和恆星組成的雙星系統的起源故事一般是這樣解釋的。雙星系統是指由兩顆恆星組成，相對於其他恆星來說，位置看起來非常靠近的天體系統。雙星系統是天體物理學中一個重要研究課題，對於研究不同天體間的關係問題具有重要意義。一顆噴射X射線的超大質量黑洞鎖定在一個巨大昏暗恆星緊密軌道運行，它將很好地揭示雙星系統的進化歷史和黑洞形成。不同於雙星系統，當一顆超大質量恆星從一個同伴恆星吸收質量，使該同伴恆星接近耗盡核燃料，在這種情況下，巨型黑洞M33X-7便逐漸形成。依據一項最新研究，M33X-7黑洞仍存在著大量能夠燃燒的氫氣。
這個巨大的恆星級黑洞質量是太陽的15.7倍，它正在環繞一顆質量是太陽70倍的超大恆星運行，其運行周期為3.45天。其它X射線雙星系統中通常擁有10倍太陽質量的恆星級黑洞。M33X-7黑洞和環繞的恆星位於梅西耶33星系之中，距離地球270萬光年。此前，研究人員很難使用當前雙星X射線系統模型對M33X-7黑洞進行解釋。美國西北大學弗朗西斯卡-瓦爾塞奇(FrancescaValsecchi)是該研究負責人，他說：“這個超大質量黑洞正在環繞一顆迄今發現最大質量類型的恆星運行，並且就它們的體積而言，兩者的運行軌道非常緊密。”以它們的質量進行計算，這顆巨型恆星應當更加暗淡。
最新研究
“M33 X-7”雙星系統所產生的巨大質量黑洞就隱藏於這個烤薄餅狀的物質圓盤中明亮的X射線中心。這個黑洞的巨大質量熾熱伴星正在失去自身質量，並漸漸被黑洞牽引和捕獲。在普通的雙星系統中，通常是一顆巨型恆星在不斷地吸收核燃料即將耗盡的伴星的質量。然而，美國西北大學科學家最近研究發現，在“M33X-7”雙星系統中相當於伴星身份的“M33X-7”巨大質量黑洞仍然還有大量的氫燃料在燃燒，而且該黑洞仍在不斷地噴湧出大量X射線。科學家們因此提出了一個關於黑洞起源過程的新理論。
這個巨大質量恆星型黑洞質量相當於太陽質量的15.7倍，正在圍繞著一顆更大的恆星運行，而這顆恆星的質量則是太陽質量的70倍。在其他的X射線雙星系統中，恆星型黑洞的質量通常只有太陽質量的10倍。這個雙星系統距離地球大約270萬光年，位於三角座星系之中。
研究人員曾經試圖利用已有的X射線雙星系統模型來解釋“M33X-7”黑洞現象。美國西北大學科學家弗朗西斯卡-瓦爾塞奇是該項研究的負責人。瓦爾塞奇介紹說，“在這個雙星系統中，一個巨大質量黑洞正在圍繞迄今發現的最大質量恆星運行。”如果考慮到它的巨大質量，這顆恆星比正常情況的亮度要暗得多。
系統原理
在一個用來解釋“M33X-7”黑洞現象的模型中，當主要恆星氫燃料即將耗盡並開始膨脹時，它的外層區域就會形成一個巨大的包層，從而將自己和它的伴星都包裹於其中。但是，當一顆恆星大到足以產生相當於16個太陽質量的黑洞時，這個巨大的包層就會導致兩顆恆星的融合。
一些其他的模型也許可以解釋雙星系統的巨大質量和緊密的軌道，但它們無法解釋黑洞釋放X射線和旋轉等神秘現象。在“M33X-7”雙星系統中，這個黑洞的伴星相對較暗現象以及它們之間緊密的橢圓形軌道，也都無法用這些模型來解釋。
黑洞起源
在瓦爾塞奇的模型中，這個由黑洞和恆星組成的雙星系統的起源故事是這樣的：一顆巨型恆星，也就是未來的黑洞，每隔大約三天會圍繞另一顆質量相當於太陽質量30倍的恆星運轉一圈。
在如此緊密的軌道中，這個未來的黑洞仍在燃燒核燃料階段，就已開始轉移質量。當它失去大部分氫包層時，就會變成所謂的沃爾夫-瑞葉星，並將以恆星風的形式吹散剩餘的氫包層，從而最終露出氦核。
在這一過程中，它的伴星會增加更多的質量，成為兩顆恆星中質量和體積更大者。研究人員認為，由於增加的質量不會導致核心的核反應速度產生戲劇性的變化，因此這顆伴星仍然很暗淡。最後，這顆原始恆星在自身引力的作用下坍縮，產生一個黑洞，並開始吸收來自其伴星的恆星風，從而導致強大的X射線噴涌。在引力坍縮過程中釋放出來的能量對黑洞有一個突然助推力，導致其產生一個橢圓形軌道。
瓦爾塞奇表示，“值得肯定的是，我們已經證實了我們對雙星系統的進化和黑洞形成的理解。因此，它也讓我們更堅信自己的物理模型，模型可以用來預測其他尚未發現的黑洞系統。”
研究人員介紹說，現有包含巨型伴星的沃爾夫-瑞葉雙星系統也許可以用來說明“M33X-7”雙星系統早期的形成過程。目前，瓦爾塞奇研究團隊正在研究另一個X射線雙星系統的歷史，這個雙星系統包含一個形成於另一顆恆星周圍的超大質量黑洞。
