眾所周知，銀河系中心除了坐落著一個 400 萬倍太陽質(zhì)量的黑洞外，那里還是一個密度驚人的恒星聚集區(qū)，恒星的密度和球狀星團不分伯仲。這里（幾百光年范圍內(nèi)）平均每立方光年就有 2 顆恒星，咋一聽你可能覺得這也不多啊。但你知道太陽系周圍的恒星密度嗎？每立方光年只有 0.004 顆。
既然銀河系中心那么多恒星，按理說銀心部位應該非常亮吧？然而恰恰相反，由于太陽系位于銀盤上，我們向銀心望去時，我們的視線會被銀盤上的星際塵埃遮擋，因此在可見光波段附近我們很難看到恒星的光芒。這也是為什么星空照片中的銀河總是一條黑漆漆的塵埃帶。
研究銀心通常需要借助波長更短的伽馬射線、硬 X 射線，或者波長更長的微米波和無線電。比如之前給銀心黑洞拍照，用的就是射電望遠鏡。通過把全球各地的多臺射電望遠鏡組成陣列，我們就能捕捉到銀心黑洞吸積盤釋放出的無線電波，從而繪制出銀心黑洞的剪影照。
我們知道，吸積盤并不是黑洞獨有的。雙星系統(tǒng)中，當其中一顆恒星坍縮成致密星后，它可能會吸積另外那顆伴星。比如一顆中子星通過自身的潮汐力把伴星的外層物質(zhì)剝離，然后在自己周圍形成吸積盤，這個過程會使得中子星成為一顆越轉(zhuǎn)越快的脈沖星。
既然銀心的恒星密度是我們周圍的 500 倍，那按理說銀心附近的恒星殘骸應該也很多，肯定有大量的脈沖星聚集在那里，估計至少有幾千顆。但奇怪的是，截至目前我們在銀心附近超過 80 光年范圍內(nèi)幾乎找不到任何脈沖星，這是為什么呢？
當然不是銀心黑洞把它們都給吃了，畢竟能夠形成中子星的恒星質(zhì)量都不小，壽命也長不了（可能只有幾億年），所以正常情況下銀心區(qū)域的中子星形成速率應該非常高。而且銀心黑洞雖然看起來有幾百萬倍太陽質(zhì)量，但是簡單帶到史瓦西半徑公式算一下就知道，它的大小僅在千萬公里這個量級。而剛才說的銀河系中心區(qū)域，那個范圍是以光年來計的，兩者差了有好幾個數(shù)量級。
那天文學家對此是怎么想的呢？
一種觀點認為：這里的中子星可能都是些“短命鬼”，比如是些有著超強磁場的磁星。由于磁星磁場衰減得很快，這會導致它的高能輻射持續(xù)不了太久。相較于普通脈沖星 1000 萬~1 億年的壽命，磁星這一輩子只有區(qū)區(qū)一萬年。所以呢，我們在這里找不到脈沖星，或許是因為它們早就涼涼了。
可是也不能所有的恒星到最后都變成磁星吧，于是天文學家又提出了一種可能：有些中子星可能被“逐出了家門”。
我們知道，宇宙中的恒星往往都不是孑然一身，尤其是那些大質(zhì)量恒星，它們很多都有自己的伴星。那么當雙星系統(tǒng)中其中一顆恒星超新星爆發(fā)后，它的伴星在強大的沖擊下可能會被踢出去。這樣一來剩下的這顆中子星空有一身能耐（潮汐力）但無處施展，只能安安靜靜地在那待著。
當然，也不是所有的恒星都能把“老伴”逐出家門。那些各自經(jīng)歷完超新星爆發(fā)又沒散伙的雙星，最終它們會成為一對“白頭偕老”的雙中子星，從此安靜地在星際空間中跳著屬于它們的華爾茲。
不管是上面哪種情況，對于這些悄無聲息的中子星來說，它們都很難被我們發(fā)現(xiàn)。
然而這些理由雖然也能解釋，但能解釋得不多。隨后天文學家又提出了另一種可能：這些中子星可能被黑洞干掉了！當然這個黑洞指的并不是銀心黑洞，而是一種十分迷你的微型黑洞，通常低于 1 倍太陽質(zhì)量，甚至是只有小行星質(zhì)量。
這么小的黑洞哪來的呢？沒錯，當然是形成于宇宙早期的原初黑洞了。由于不經(jīng)過恒星坍縮，原初黑洞的個頭不受約束，可以非常大也可以非常小。如果宇宙中真的存在大量的迷你黑洞的話，從觀測上來說，我們確實很難發(fā)現(xiàn)它們，所以一些科學家也把小質(zhì)量的原初黑洞作為暗物質(zhì)的候選者之一。
上次說有科學家提出中子星可能通過捕獲暗物質(zhì)來加熱自身，假如此時的暗物質(zhì)是原初黑洞的話，那就不是加熱自身這么簡單了，而是自身可能會被黑洞從內(nèi)部掏空。
你可能會說：“這么小的黑洞，早就被霍金輻射蒸發(fā)完了吧？”
之前說過，根據(jù)“霍金蒸發(fā)極限”，一個 10 億噸的黑洞就足以存活至今，而它的大小只有一個原子那么大。所以如果這種小黑洞真的存在，那中子星捕獲黑洞的情況還真不是沒有可能。
其實這種恒星捕獲小黑洞的情況之前我們就說過，比如上次說的太陽內(nèi)部可能存在黑洞的事，對于中子星這種恒星殘骸也是一樣。這些中子星在捕獲小黑洞后，黑洞會從中子星內(nèi)部將其慢慢蠶食，最終成長為一個安靜的恒星級黑洞。如果銀心附近的中子星都是這個結局的話，沒準還真能解釋中子星的缺失問題。
但是前不久，一篇暫時發(fā)布在 arxiv 上的文章中，一個來自歐洲的研究團隊重新研究了這種中子星被原初黑洞從內(nèi)部瓦解的可能。他們結論是：中子星捕獲原初黑洞的觀點并不能解釋中子星的缺失問題。
研究團隊計算了脈沖星捕獲原初黑洞的概率，以及當捕獲后中子星進一步坍縮成恒星級黑洞的可能性。結果顯示，在簡化模型的特定情況下，脈沖星在有生之年（~1000 萬年）捕獲原初黑洞的概率最多也就三成。而且對于脈沖星所在的雙星系統(tǒng)來說，外來的原初黑洞屬于質(zhì)量相對較小的第三者。在這種不穩(wěn)定的三角關系三體運動中，小質(zhì)量的第三者通常會被甩出系統(tǒng)。
不過目前關于中子星捕獲原初黑洞的這個研究仍然比較粗糙，因為銀河系中心的恒星密度非常高，現(xiàn)實情況通常不是簡單的三體關系，而是更加錯綜復雜的多體運動。這個問題現(xiàn)階段確實很難解決，未來隨著更先進觀測設備的投入使用，或許可以解開謎團。
總之，關于銀河系中心為什么沒有脈沖星這個現(xiàn)象，目前仍然是天文學的一個未解之謎。
文章 & 新聞：
[1] wikipedia: Stellar density
[2] scopethegalaxy: Pulsars vs Magnetars
[3] phys.org: Neutron stars could be capturing primordial black holes
論文 & 摘要：
[1] Y. Génolini, P.?D. Serpico, and P. Tinyakov. Revisiting primordial black hole capture into neutron stars. PHYSICAL REVIEW D (2020). 102(8)
[2] Roberto Caiozzo, Gianfranco Bertone, Florian Kühnel. Revisiting Primordial Black Hole Capture by Neutron Stars. arXiv preprint arXiv:2404.08057
本文來自微信公眾號：Linvo 說宇宙 （ID：linvo001），作者：Linvo
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