最近黑洞无 X 射线或射电辐射及对未来搜寻的启示

Gaia 任务的天体测量最近被用于发现两个已知最近的恒星级黑洞(BH)：Gaia BH1 和 Gaia BH2。两个系统都包含绕 $\sim9\,M_{\odot}$ BH 在宽轨道($a\approx$1.4 AU、4.96 AU)上运行的 $\sim 1\,M_{\odot}$ 恒星。这些天体是最早并非通过 X 射线或引力波发现的恒星级 BH。伴星——Gaia BH1 中的太阳型主序星与 Gaia BH2 中的低光度红巨星——都远在其洛希瓣内。然而，仍预期 BH 会吸积星风，导致潜在可探测的 X 射线或射电辐射。在此，我们报告用 Chandra X 射线天文台对两个系统的观测，以及用甚大阵列(对 Gaia BH1)和 MeerKAT(对 Gaia BH2)的射电观测。我们未探测到任一系统，得到 X 射线上限 $L_X < 10^{29.4}$ 与 $L_X < 10^{30.1}\,\rm erg\,s^{-1}$，以及射电上限 $L_r < 10^{25.2}$ 与 $L_r < 10^{25.9}\,\rm erg\,s^{-1}$。对 Gaia BH2，未探测意味着视界附近的吸积率远低于 Bondi 率，与近期热吸积流模型一致。我们讨论这些未探测对更广泛 BH 搜寻的启示，结论是孤立 BH 在近期不太可能通过 ISM 吸积被探测到。我们还用 Modules for Experiments in Stellar Astrophysics (MESA) 计算了双星未来演化的演化模型。我们发现 Gaia BH1 在恒星为红巨星时将 X 射线明亮 5–50 Myr，包括 5 Myr 的稳定洛希瓣溢出。由于已知无共生 BH X 射线双星，这意味着银河系中类似 Gaia BH1 的双星要么少于 $\sim 10^4$ 个，要么它们常见但逃过了探测，或许由于极长的爆发复发时标。