發(fā)現(xiàn)迄今為止最大的黑洞

北京時間2019年11月28日凌晨，國際科學期刊《自然》發(fā)表了中國科學院國家天文臺和張研究團隊的重大發(fā)現(xiàn)。依托中國自主研發(fā)的國家重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡，研究團隊發(fā)現(xiàn)了迄今為止質量最大的恒星黑洞，并利用LAMOST在天空測量方面的優(yōu)勢提供了一種尋找黑洞的新方法。這個質量是太陽70倍的黑洞，遠遠超過了理論預測的質量上限，顛覆了人們對恒星黑洞形成的認知，有望推動恒星演化和黑洞形成理論的創(chuàng)新。

黑洞是一種神秘的不發(fā)光的天體，密度非常高。它是如此吸引人，以至于任何物質，包括最快的光，都無法逃離它。

根據(jù)質量不同，黑洞一般分為恒星黑洞、中等質量黑洞和超大質量黑洞。其中，恒星黑洞是由大質量恒星死亡形成的，是宇宙中普遍存在的“居民”。

該理論預測銀河系中有數(shù)億個恒星黑洞，但迄今為止，天文學家在銀河系中只發(fā)現(xiàn)了約20個恒星黑洞——所有這些黑洞都是由積累伴生氣的黑洞發(fā)出的X射線所識別的，而且所有這些黑洞的質量都小于20個太陽質量。

尋找一種在沒有X射線輻射的情況下發(fā)現(xiàn)大量黑洞的新方法，成為近年來天文學研究的熱點和難點。

從2016年秋季開始，由國家天文臺牽頭的研究小組利用LAMOST對雙星進行了研究，歷時兩年半，監(jiān)測了哮天地區(qū)的3000多顆恒星。

發(fā)現(xiàn)在一個安靜的有X射線輻射的雙星系統(tǒng)中，一顆質量是太陽八倍的藍星在圍繞一個不可見的天體周期性運動。

異常的光譜特征表明“看不見的天體”極有可能是黑洞。

研究人員立即“證實”:他們通過西班牙的10.4米加那利望遠鏡和美國的10米凱克望遠鏡進一步證實了LB-1的光譜性質，并計算出黑洞的質量是太陽的70倍。

值得一提的是，LAMOST在兩年半的監(jiān)測期間為這項研究進行了26次觀察，累積暴露時間約為40小時。

劉繼峰說，如果用普通的四米望遠鏡來發(fā)現(xiàn)這樣一個黑洞，同樣的概率需要40年，這充分體現(xiàn)了郭守敬望遠鏡的超高觀測效率。

發(fā)現(xiàn)迄今為止最大的黑洞

目前恒星演化模型只允許在太陽金屬豐度下形成最大質量為太陽質量25倍的黑洞。這個新發(fā)現(xiàn)的黑洞質量已經(jīng)進入了現(xiàn)有恒星演化理論的“禁區(qū)”。

美國激光干涉引力波天文臺臺長大衛(wèi)·雷評論說:“在銀河系中發(fā)現(xiàn)一個質量是太陽70倍的黑洞將迫使天文學家重寫恒星黑洞的形成模型。

這一非凡的成就將與美國激光干涉引力波天文臺和歐洲處女座引力波天文臺在過去四年探測到的雙黑洞合并一起，推動黑洞天體物理學研究的復興。

接下來，利用LAMOST的高觀測效率，天文學家有望再次發(fā)現(xiàn)大量隱藏的“平靜”黑洞，這將迎來黑洞批量發(fā)現(xiàn)的新時代。

這項工作基于LAMOST、加那利望遠鏡、凱克望遠鏡和錢德拉X射線天文臺的觀測數(shù)據(jù)。

該研究包括來自中國、美國、西班牙、澳大利亞、意大利、波蘭和荷蘭7個國家29個機構的55名作者。