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发现迄今最大黑洞 一种本身不发光的神秘天体

发布时间:2019-11-30 16:38

  原标题:发现迄今最大黑洞 一种本身不发光的神秘天体 新华网 图为LB-1的艺术想象图(喻京川绘) 国家天文台供图 新华网北京11月28日电(王莹)记者从中国科学院国家天文台获悉,依托我国自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜(LAMOST),国家天文台刘继峰、张昊

  新华网北京11月28日电(王莹)记者从中国科学院国家天文台获悉,依托我国自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜(LAMOST),国家天文台刘继峰、张昊彤研究团队发现了一颗迄今为止质量最大的恒星级黑洞,这颗70倍太阳质量的黑洞远超理论预言的质量上限,有望推动恒星演化和黑洞形成理论的革新。成果于北京时间11月28日凌晨,在国际科学期刊《自然》上发表。

  黑洞是一种本身不发光的神秘天体。任何物质,包括光也无法从它身边逃离。根据质量的不同,黑洞一般分为恒星级黑洞、中等质量黑洞和超大质量黑洞。其中,恒星级黑洞是由大质量恒星死亡形成的,是宇宙中广泛存在的“居民”。

  在28日举行的新闻发布会上,论文第一作者、刘继峰研究员介绍,理论预言银河系中有上亿颗恒星级黑洞,但迄今为止,天文学家仅在银河系发现了约20颗恒星级黑洞而且都是通过黑洞吸积伴星气体所发出的X射线倍太阳质量的黑洞。“在这样的背景下,找到新的方法,发现数量巨大、没有X射线辐射的黑洞,成了天文学界近年来研究的热点和难点。”

  记者了解到,从2016年秋季开始,国家天文台领衔的研究团队利用LAMOST开展双星课题研究,历时两年监测了银河系一个小天区内3000多颗恒星。

  结果发现,在一个X射线辐射宁静的双星系统(LB-1)中,一颗8倍太阳质量的蓝色恒星,围绕一个“看不见的天体”做着周期性运动。不同寻常的光谱特征表明,那个“看不见的天体”极有可能是一颗黑洞。研究人员随即进行了“确认”:他们通过西班牙10.4米口径加纳利大望远镜和美国10米口径凯克望远镜,进一步确认了LB-1的光谱性质,计算出该黑洞的质量大约是太阳的70倍。

  图为LB-1和引力波并合事件、X射线方法发现的黑洞的质量分布 国家天文台供图

  “这样的结果让当时的我们不敢相信”,据刘继峰介绍,一般模型认为,大质量恒星级黑洞主要形成于低金属丰度(低于1/5太阳金属丰度)环境中,LB-1却有一个与太阳金属丰度相近的B型星。目前恒星演化理论预言在太阳金属丰度下只能形成最大为25倍太阳质量的黑洞,此次发现70倍于太阳质量的黑洞,显然已经突破了现有恒星演化理论。

  对此,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)台长大卫雷茨评论,“在银河系内发现70倍太阳质量的黑洞,将迫使天文学家改写恒星级黑洞的形成模型。这一非凡的成果,将与过去四年里美国激光干涉引力波天文台(LIGO)及欧洲室女座引力波天文台(Virgo)探测到的双黑洞并合事件一起,推动黑洞天体物理研究的复兴”。

  值得关注的是,此次研究成果的获得,LAMOST功不可没。据国家天文台高级工程师白仲瑞介绍,LAMOST拥有4000颗“眼睛”(4000根光纤),一次能观测近4000个天体。2019年3月,LAMOST公开发布了1125万条光谱,成为全球首个突破千万的光谱巡天项目,被天文学家誉为全世界光谱获取率最高的“光谱之王”。

  在历时两年的监测里,LAMOST共为这项研究做了26次观测,累积曝光时间约40个小时。刘继峰表示,如果利用一架普通四米口径望远镜来寻找这样一颗黑洞,同样的几率下,则需要40年的时间这充分体现出LAMOST超高的观测效率。“这颗迄今为止最大质量的恒星级黑洞,是LAMOST发现的第一颗黑洞。接下来,利用LAMOST极高的观测效率,二战以后发生了多。天文学家有望发现更多深藏不露的黑洞。”

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