中國天文學家發現迄今最大恒星級黑洞 70倍太陽質量

2019-11-28 15:35:15 來源:中國新聞網 責任編輯:黃如萍

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中國天文學家發現迄今最大恒星級黑洞70倍太陽質量

劉繼峰研究員在發布會上介紹迄今最大恒星級黑洞的發現及研究相關情況。 孫自法 攝

中新網北京11月28日電 (記者 孫自法)中國科學院國家天文臺28日在北京宣布,該臺劉繼峰、張昊彤研究團隊依托中國自主研制的國家重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡(大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡,英文縮寫LAMOST),發現一顆迄今質量最大的恒星級黑洞,并提供一種利用LAMOST巡天優勢尋找黑洞的新方法。

這顆70倍太陽質量、距離地球約1.4萬光年的黑洞遠超理論預言的質量上限,顛覆了人們對恒星級黑洞形成的認知,也突破了現有恒星演化理論的“禁區”,有望推動恒星演化和黑洞形成理論的革新。這一天文學領域重大發現的科研成果論文,已于北京時間當天凌晨,獲國際權威科學期刊《自然》發表。

劉繼峰研究員在發布會上回答媒體提問。 孫自法 攝

劉繼峰研究員在發布會上回答媒體提問。 孫自法 攝

據成果論文第一作者和通訊作者、中科院國家天文臺副臺長劉繼鋒研究員介紹,黑洞是一種本身不發光的神秘天體,任何物質包括光也無法從它身邊逃離,有宇宙真空“吸光器”之譽。根據質量不同,黑洞一般分為恒星級黑洞(100倍太陽質量以下)、中等質量黑洞(100倍至10萬倍太陽質量)和超大質量黑洞(10萬倍太陽質量以上)。其中,恒星級黑洞由大質量恒星死亡形成,是宇宙中廣泛存在的“居民”。理論預言銀河系有上億顆恒星級黑洞,但迄今為止,天文學家僅在銀河系發現約20顆恒星級黑洞——而且都是通過黑洞吸積伴星氣體所發出的X射線來識別、質量均小于20倍太陽質量的黑洞。因此,找到新方法發現數量巨大、沒有X射線輻射的黑洞,近年來也成為天文學界研究的熱點和難點。

中科院國家天文臺研究團隊自2016年秋季開始,利用LAMOST開展雙星課題研究,歷時兩年監測一個小天區內3000多顆恒星,發現在一個X射線輻射寧靜的雙星系統(LB-1)中,一顆8倍太陽質量的藍色恒星,圍繞一個“看不見的天體”做著周期性運動。其不同尋常的光譜特征表明,那個“看不見的天體”極有可能是一顆黑洞。研究團隊隨即對此展開驗證與確認——通過西班牙10.4米口徑加納利大望遠鏡和美國10米口徑凱克望遠鏡,進一步確認LB-1光譜性質,并計算出該黑洞質量大約是太陽的70倍。

劉繼峰表示,歷時兩年之久的監測過程中,LAMOST共為這顆70倍太陽質量黑洞的研究進行26次觀測,累積曝光時間約40個小時。“如果利用一架普通4米口徑望遠鏡來尋找這樣一顆黑洞,同樣的幾率下,則需要40年的時間——這充分體現出LAMOST超高的觀測效率”。接下來,利用LAMOST極高的觀測效率,天文學家有望發現一大批“深藏不露”的黑洞,開創批量發現黑洞的新紀元。

新聞發布會結束后,迄今最大恒星級黑洞發現及研究團隊部分成員合影。 孫自法 攝

新聞發布會結束后,迄今最大恒星級黑洞發現及研究團隊部分成員合影。 孫自法 攝

目前,恒星演化理論預言在太陽金屬豐度下,只能形成最大為25倍太陽質量的黑洞。這顆新發現黑洞的質量為太陽70倍,無疑已突破現有恒星演化理論“禁區”。南京大學天文與空間科學學院院長李向東教授認為,這顆迄今質量最大恒星級黑洞的發現表明,現有恒星演化理論是不完備的,或者還存在未知的黑洞雙星形成機制。

國際天文學界也對中國天文學家領導完成的這一重大發現給予高度評價。美國激光干涉引力波天文臺(LIGO)臺長大衛·雷茨評論稱,在銀河系內發現70倍太陽質量的黑洞,將迫使天文學家改寫恒星級黑洞的形成模型。這一非凡的成果,將與過去4年里美國激光干涉引力波天文臺及歐洲室女座引力波天文臺探測到的雙黑洞并合事件一起,推動黑洞天體物理研究的復興。LIGO資深專家、賓州州立大學講習教授Banglore Sathyaparkash認為,這是一個非凡的發現,“我極度震驚于作者居然在我們銀河系后花園發現類似的(黑洞)系統,非常不可思議”。恒星演化理論先驅、東京大學教授Ken’ichi Nomoto表示,這個發現出人意料、令人激動,并對現有恒星演化理論發起挑戰,“為革新我們對恒星演化理論理解帶來嶄新的材料”。

據了解,迄今質量最大恒星級黑洞發現的研究工作,基于中國LAMOST、西班牙加納利大望遠鏡及美國凱克望遠鏡、錢德拉X射線天文臺觀測數據完成,發表成果論文共包括55位作者,分別來自中國、美國、西班牙、澳大利亞、意大利、波蘭和荷蘭7國28家單位。(完)

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