发现迄今最大的黑洞天文学家发现迄今最大质量

光明网新闻(记者宋雅娟肖春芳蔡林)11月28日，记者从中科院国家天文台获悉，中国天文学家迄今利用郭守敬望远镜(LAMOST)发现了最大的恒星黑洞之一lb-1，为利用LAMOST观测发现黑洞提供了一条新途径。超级恒星黑洞的质量接近太阳质量的70倍，远远超过理论预测的质量极限，或将改写恒星演化和黑洞形成理论。

这一研究结果是由中国科学院国家天文台研究员刘继峰和张浩通发现的，并于28日凌晨在国际领先的科学期刊自然上发表。

黑洞之王或挑战恒星进化论

黑洞是一种神秘的天体，它不会发出自己的光。无论是任何物体，包括光，都可以从黑洞中逃脱。根据黑洞的质量，天文学家将黑洞划分为恒星黑洞(小于太阳质量的100倍)、中等质量黑洞(太阳质量的100倍)和超大质量黑洞(太阳质量超过1亿太阳质量的100倍)。

常量恒星黑洞是由大质量恒星的死亡而形成的，它是宇宙中广泛存在的居民。恒星进化到最后，如果剩余质量太大(超过太阳质量的三倍)，它将在巨大引力的作用下继续塌陷，最终形成黑洞。

根据目前的恒星演化模型，最大太阳质量为太阳质量的25倍的黑洞只能在太阳金属丰度下形成，中科院国家天文观测台研究员、该论文的主要作者刘继峰表示。但现在，研究小组发现了一个黑洞，它的质量是太阳金属丰度的近70倍。

1黑洞的质量已经进入了现有恒星演化理论的‘禁区’，这可能意味着恒星演化形成黑洞的理论必须重写，或者某些黑洞的形成机制以前就被忽视了。刘继峰说。

LIGO主任大卫·雷茨(David Reitz)说，这一非凡成就将有助于恢复黑洞天体物理研究，以及过去四年里LIGO和处女座探测到的双重黑洞的合并事件。

LAMOST不由自主地增加了另一种寻找黑洞的方法。

刘继峰说：科学家们通过识别黑洞吸收恒星气体发出的x射线来寻找黑洞。在过去的50年里，已经发现了大约20个黑洞，质量是太阳质量的3到20倍。根据理论，银河系中应该有数亿颗恒星黑洞，但只有一小部分黑洞能发射出x射线辐射。

寻找一种新的方法来寻找大量没有x射线辐射的黑洞已经成为近年来天文学领域的一个热点和难点。

刘继峰说，从2016年秋季开始，该团队利用LAMOST进行了一项双星计划，并在过去两年对一个小天空地区的3000多颗恒星进行了监测。结果发现，在x射线辐射平静的双星系统(lb-1)中，一颗太阳质量为8倍的蓝星会周期性地围绕一个看不见的天体运行。不寻常的光谱特征表明，看不见的天体最有可能是一个黑洞。

研究人员随后证实，他们通过西班牙10.4米的加那利望远镜和美国的10米凯克望远镜进一步证实了1B-1的光谱特性，并计算出黑洞的质量约为太阳的70倍。

刘继峰说，用普通的四米口径望远镜找到这样一个黑洞需要40年的时间--充分反映LAMOST观测的超高效率。lb-1的发现标志着利用LAMOST调查的优势寻找黑洞的新时代的到来。

据了解，LAMOST有4000根光纤，一次能观测到近4000颗天体。2019年3月，LAMOST公开发布了1125万个光谱，成为世界上第一个光谱测量项目，被天文学家称为光谱之王，拥有世界上最高的光谱获取率。在发现黑洞期间，LAMOST为这项研究做了26次观测，累计曝光时间约为40小时。

为了纪念LAMOST对发现巨大恒星黑洞的贡献，天文学家们命名了包含黑洞的双星系统lb-1。

还有另一种可能性：三体系统中的双黑洞。

太阳质量近70倍的黑洞远远超过目前理论模型的演化。还有其他可能性吗？

刘继峰说，另一种可能性是，lb-1中的黑洞可能不是由恒星的塌陷形成的。他解释说，lb-1可能最初是一个三体系统，b形恒星在最外层的轨道上观测到，这是质量的最小组成部分，现在黑洞是由原始内部双星形成的双黑洞组合。

根据研究小组的推测，即使是lb-1的主恒星也可能是两个围绕着彼此旋转形成双星的黑洞，而观测到的b型恒星是第三颗伴星。在这种情况下，该系统将是黑洞合并事件的最佳候选，并为研究三体系统中双黑洞的形成提供了一个独特的实验室。刘继峰补充道。

据了解，这一发现是基于LAMOST(中国兴隆)、加那利望远镜(西班牙加那利群岛)、凯克望远镜(美利坚合众国夏威夷)和桑德拉x射线天文台(美国)的观测数据。这项研究包括来自7个国家28个单位的55名作者，其中包括中国、美国、西班牙、澳大利亚、意大利、波兰和荷兰。

资料来源：光明网络

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