识别黑洞不仅仅是在太空中找到一个空点。这些巨大的物体以吞噬一切而闻名——甚至包括光——这本可以提供它们存在的明显迹象。
寻找它们的科学家必须依靠更多的间接证据，这些证据来自于黑洞是混乱的“食客”这一事实：当物质漏斗进入黑洞时，它会堆积成一个旋转的发光碎片盘，可以喷射出X射线和巨大的亚原子粒子喷流。天文学家长期以来一直认为这些高能喷流是正在吞噬物质的黑洞的标志——但对来自一种奇异恒星的类似现象的新观测表明，识别黑洞将变得更加困难。
这个黑洞冒名顶替者是一个名为PSR J1023+0038的天体。当一颗巨大的、旋转的恒星死亡时，它剩下的核心——一个城市大小的恒星灰烬球，被称为中子星——可以继续旋转。这种天体因其灯塔般的发射光子和电子束而得名，这些光束使其看起来像时钟一样有规律地“脉冲”，因此被称为脉冲星。但PSR J1023并非普通的脉冲星——它是一颗过渡毫秒脉冲星，这是一个亚型，其旋转速度高达每秒一千次。这种快速的旋转速度来自脉冲星像吸血鬼一样吞噬另一颗恒星，通过从附近的恒星伴星虹吸气体来加速自身旋转。天文学家最近发现，这种情况也会导致PSR J1023偶尔爆发喷流，这些喷流类似于某些黑洞的喷流。
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理论家认为，当“风”——由脉冲星旋转的磁场驱动的大量粒子外流——暂时压倒PSR J1023对其伴星螺旋式下降的气体的强烈引力控制时，就会产生喷流，将坠落的物质炸回太空。
“这就像一个磁力弹弓，”罗马天文天文台的天文学家亚历山德罗·帕皮托说，他与最近对PSR J1023喷流的观测无关。哥伦比亚大学的天文学家斯拉夫科·博格丹诺夫领导了新的观测，他将这种情况描述为“两个[过程]具有相当能量的甜蜜点”。博格丹诺夫和一位同事同时使用美国国家航空航天局的钱德拉X射线天文台在X射线波段和使用位于新墨西哥沙漠的甚大阵列射电望远镜网络在射电波段研究了PSR J1023。他们发现了恒星X射线和射电波发射之间的联系，揭示了引力场和磁场之间这种高能拉锯战的本质。当脉冲星产生显著的X射线时，其射电发射减弱——这表明当引力占上风时，它正在吸积来自伴星的物质。相反，脉冲星的射电明亮期与较弱的X射线发射相关，此时其“磁力弹弓”效应阻止了物质流向恒星。该研究已提交给《天体物理学杂志》。
阐明PSR J1023如何制造其喷流可能对于将其与它模仿的黑洞区分开来至关重要——这些黑洞大致是恒星质量的物体，也由于从附近的伴星窃取的物质而发出X射线和射电耀斑。由于过渡毫秒脉冲星和这些黑洞都起源于共同的起源——一颗具有近距离伴星的大质量恒星——它们都可以用作研究此类系统如何形成、演化和死亡的互补方式。当然，前提是天文学家可以很容易地区分它们。“对于[这些]黑洞，您有一个相对表现良好的趋势”，由X射线与射电发射的比率定义，麻省理工学院的天体物理学家埃琳娜·加洛说，她在2000年代初帮助确定了这种关系，并且与最新的研究无关。从那时起，科学家们越来越依赖这种关系来轻松地对某些物体是黑洞还是中子星进行分类，而无需诉诸大型望远镜的昂贵观测活动及其稀缺的观测时间。
“最近已经有很多基于其X射线和射电特性而被确定为黑洞双星的候选者，”博格丹诺夫说。“[PSR J1023]已经表明，一些[物体]可能伪装成双星，但实际上可能是毫秒脉冲星。”
值得庆幸的是，天文学家已经使用这种技术识别出的数十个物体中的许多都不需要重新分类为黑洞。加洛说，对于质量大于太阳质量约三倍的物体，X射线-射电比率应该仍然可靠，这些物体被认为质量太大而不可能不是黑洞。黑洞和毫秒脉冲星之间的界限只有在低于该近似阈值的小型、轻型物体上才会变得模糊。再次明确这一点将需要新的观测策略，超越简单的X射线-射电比率。
“请继续关注，因为许多新的天体物理学和对中子星物理学的理解可能来自这类系统，”帕皮托说。