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刷新人类认知!中国科学家发现一枚最大恒星级黑洞 约70倍太阳质量

来源:潇湘晨报作者:耿志方综合新华社报道

  中国科学院国家天文台28日宣布,该研究团队依托郭守敬望远镜发现了一个迄今质量最大的恒星级黑洞。这个黑洞质量约为太阳70倍,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。

  “这颗银河系内约70倍太阳质量黑洞的发现,再一次刷新了人类对于恒星级黑洞质量上限的认知,对现在的恒星演化和黑洞形成理论构成挑战。一场未来关于恒星演化和黑洞形成理论的革新,也许就从这个发现开始。”湖南师范大学物理与电子科学学院教授余洪伟在接受潇湘晨报记者采访时表示。编辑: 值班编辑时间:2019-11-29 08:25:11

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  △LB-1的艺术想象图,中心黑色的点表示黑洞,周围红色的圆盘代表截断的吸积盘,右下蓝色天体是伴星B型星。图/新华社RNZ潇湘晨报网

  任何从其身边经过的物质,包括速度最快的光也无法逃离,这种神奇的天体就是黑洞。因此可以说,黑洞是名副其实的宇宙真空“吸光器”。RNZ潇湘晨报网

  28日发表的《自然》的一篇文章显示,国家天文台依托位于河北兴隆的郭守敬望远镜(LAMOST),发现了一颗质量约为70倍太阳质量的黑洞,这也是迄今为止发现的最大的恒星级黑洞。RNZ潇湘晨报网

  这项发现提升了人们对恒星级黑洞质量范围的认知,也提出了一个新的未解之谜:这颗黑洞到底是怎么形成的?RNZ潇湘晨报网

  潇湘晨报记者耿志方综合新华社报道RNZ潇湘晨报网

  中国科学院国家天文台28日宣布,该研究团队依托郭守敬望远镜发现了一个迄今质量最大的恒星级黑洞。这个黑洞质量约为太阳70倍,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。RNZ潇湘晨报网

  “这颗银河系内约70倍太阳质量黑洞的发现,再一次刷新了人类对于恒星级黑洞质量上限的认知,对现在的恒星演化和黑洞形成理论构成挑战。一场未来关于恒星演化和黑洞形成理论的革新,也许就从这个发现开始。”湖南师范大学物理与电子科学学院教授余洪伟在接受潇湘晨报记者采访时表示。RNZ潇湘晨报网

   约70倍太阳质量的宇宙“吸光器”RNZ潇湘晨报网

  “黑洞是引力非常强的区域,任何物质只能进入该区域,而不能从该区域逃逸,即使是光也不例外。”余洪伟称。RNZ潇湘晨报网

  黑洞是一种体积极小、质量极大的天体,如同一个宇宙“吞噬之口”,连光也无法逃逸。根据质量不同,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,恒星级黑洞由大质量恒星死亡形成,是宇宙中广泛存在的“居民”,理论预言银河系中有上亿颗恒星级黑洞。RNZ潇湘晨报网

  但天文学家迄今仅在银河系发现约20颗恒星级黑洞,且质量均小于20倍太阳质量,需通过黑洞吸积伴星气体所发出的X射线来识别。当前主流的恒星演化理论预言,在太阳金属丰度下只能形成最大为25倍太阳质量的黑洞。RNZ潇湘晨报网

  2016年秋季开始,国家天文台刘继峰、张昊彤研究团队利用LAMOST开展双星课题研究,发现在距离地球约1.4万光年的一个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”极可能是一个黑洞。研究人员随后进一步确认了LB-1的光谱性质,计算出该黑洞质量大约是太阳的70倍。RNZ潇湘晨报网

   这个黑洞到底怎么形成的RNZ潇湘晨报网

  那么,这个黑洞到底是怎么形成的?一般情况下,这样的双星系统起源于同一个星云。那么,黑洞“前身”恒星的金属丰度也是1.2倍太阳金属丰度。根据目前的恒星演化理论预言,在近似太阳金属丰度时形成的黑洞,最大也不会超过25倍太阳质量。显然,理论与这里的天文观测结果出现了分歧。RNZ潇湘晨报网

  这样的结果说明了什么?一种可能是,现有的理论需要进行修正。正如LIGO台长戴维·雷茨评论道:“在银河系内发现约70倍太阳质量的黑洞,可能迫使天文学家改写恒星级黑洞的形成模型。”RNZ潇湘晨报网

  而另一种可能是,理论仍然是成立的,那么这个黑洞的前身恒星,金属丰度就不再与太阳的接近。换句话说,这颗黑洞的前身星应该是一颗低于1/5太阳金属丰度的大型恒星。所以,在这种情况下,这个黑洞与其伴星(也就是围绕其运行的恒星)有着不同的出身:这颗恒星很可能是在路过黑洞时,被黑洞的引力场俘获的。也就是说,它们是一对“半路夫妻”。RNZ潇湘晨报网

   黑洞发现与“光谱之王”RNZ潇湘晨报网

  这颗黑洞的发现充分证实了LAMOST望远镜强大的光谱获取能力。LAMOST拥有4000颗眼睛(光纤),一次能观测近4000个天体,2019年LAMOST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”。RNZ潇湘晨报网

  “工欲善其事,必先利其器”,LAMOST这台“天文利器”助力天文学家发现了这次的主角,它的出现将标志着利用LAMOST巡天优势搜寻黑洞新时代的到来。RNZ潇湘晨报网

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