我天文学家发现迄今最大恒星级黑洞 70倍太阳质量,,黑洞是一种本身不发光

迄今最大恒星级黑洞

北京时间2019年11月28日凌晨，国际科学期刊《自然》发布了中国科学院国家天文台刘继峰、张昊彤研究团队的一项重大发现。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)，研究团队发现了一颗迄今为止质量最大的恒星级黑洞，并提供了一种利用LAMOST巡天优势寻找黑洞的新方法。这颗70倍太阳质量的黑洞远超理论预言的质量上限，颠覆了人们对恒星级黑洞形成的认知，有望推动恒星演化和黑洞形成理论的革新。

黑洞是一种本身不发光、密度非常大的神秘天体。它具有超强吸引力，任何物质，包括速度最快的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。这其中，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”。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射线来识别的，质量均小于20个太阳质量的黑洞。

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。

2016年秋季开始，以国家天文台为首的研究团队利用LAMOST开展双星课题研究，历时两年半监测了一个小天区内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，一颗质量是太阳八倍的蓝色恒星，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米加纳利大望远镜和美国10米凯克望远镜，进一步确认了LB-1的光谱性质，计算出该黑洞的质量是太阳的70倍。值得一提的是，在两年半的监测时间里，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——这充分体现出郭守敬望远镜超高的观测效率。

目前恒星演化模型只允许在太阳金属丰度下形成最大为25倍太阳质量的黑洞。这颗新发现黑洞的质量已经进入了现有恒星演化理论的“禁区”。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”。接下来利用LAMOST极高的观测效率，天文学家有望再发现一大批深藏不露的“平静态”黑洞，开创黑洞批量发现的新纪元。

这项工作是基于LAMOST(中国兴隆)、加纳利大望远镜(西班牙加纳利群岛)、凯克望远镜(美国夏威夷)和钱德拉X射线天文台(美国)的观测数据完成的。本研究共包括55位作者，来自中国、美国、西班牙、澳大利亚、意大利、波兰和荷兰7个国家29家单位。

吴月辉

最大质量的恒星级黑洞是什么？为什么说该发现挑战恒星演化理论

LIGO台长大后卫.雷茨留言评论说，“在银河系中心内发现370倍当太阳质量水平的巨型黑洞，将施压历算学家反超恒星系统级质量水平巨型黑洞的真正形成模型结构。这一卓绝的阶段成果，将与过来六年里LIGO及Virgo探测装置到的双巨型黑洞黑洞合并事件的原因我们一起，进一步推进巨型黑洞银河系中心包括物理研究中的复兴中国”。

北京时间……2019年11月28日凌晨，中国国际顶尖级科学的研究学术杂志《也就》在线服务正式发布了我国历算学大长老导的一项重意外之喜现。中国科学的研究院发展国家历算台刘继峰、张昊彤首席研究员其他领导的研究中团队发现3了一颗迄今已目前为止最大质量水平的恒星系统级巨型黑洞，并人员提供了一种通过我国重大时代科技基础建设郭守敬双筒望远镜（LAMOST）的探测任务明显优势找到巨型黑洞的新两种方法，这颗70倍当太阳质量水平的超大恒星系统级巨型黑洞远超各种理论末日预言的质量水平下限，颠覆性了现代人对恒星系统级巨型黑洞真正形成的认知层面，必定进一步推进恒星系统演变和巨型黑洞真正形成各种理论的不断革新。

一个宇宙吸光器

霍金在其最后的的专著《十问》中写道，“承认偶尔比那说更奇妙的感觉，巨型黑洞最能最真实地得以体现这些，它比科幻未来小说作家设想的其他什么东西都更奇妙的感觉”。 1915年爱因斯坦意见广义广义相对论，德国实验物理学家卡尔·史瓦西公式出了爱因斯坦场一元二次方程式的一个精准解，暗示了巨型黑洞的存有。从此之后现代人类就但终止过对这种神密银河系中心的设想和不断探索。1965年，丹顶鹤座X-1因其强X射线辐射性更成第一颗是发现的巨型黑洞侯选体；2015年，首次出现探测装置到的引力波为巨型黑洞的存有人员提供了较为具体的内容的确凿的证据；2019年，历算学家历经10总利用六大洲五个天文观测点捕杀了巨型黑洞的视觉感觉确凿的证据——首张同名专辑巨型黑洞“芳容”，让这曾近“看不见摸连觉”的很诡异银河系中心有了丝丝感染力。巨型黑洞不知道是做什么，到底为什么让代代相传历算学家以之这样的疯狂着迷？实际上不发光发亮，高密度也很大（把10倍于当太阳质量水平的恒星系统无限压缩到直径为北京六环形状和大小的球形中，的的高密度就极其于巨型黑洞的高密度），具有一超强的强大的吸引力，其他从其身边经多的所有物质，就连加速最快的光也没法逃跑，这种神奇的银河系中心便是巨型黑洞。而也能说，巨型黑洞是俨然的一个宇宙绝对真空“吸光器”。

历算学家根据上述巨型黑洞质量水平的所不同，将巨型黑洞大概三大类恒星系统级巨型黑洞(100倍当太阳质量水平上述)、中上质量水平巨型黑洞(100-10万倍当太阳质量水平)和超大质量水平巨型黑洞(10万倍当太阳质量水平以上全部)。恒星系统级巨型黑洞是由大质量水平恒星系统死去真正形成的，是一个宇宙中广为存有的 “城市居民”。一颗恒星系统演变到最后的可能剩的质量水平很多（可能大于3倍当太阳质量水平），巨多既不真正形成白矮星，也不更成中子星，就会直接进入死去初期阶段，就但其他一种力量也能无法阻止这颗恒星系统在宇宙终极引力的促进作用下仍会持续塌缩，结果真正形成致密坚硬的巨型黑洞。球状体船底座和矮星球服务中心亦或许有中上质量水平的巨型黑洞，而在星球的服务中心存有着超大质量水平巨型黑洞，比如银河系中心服务中心就有一个约400万倍当太阳质量水平的超大质量水平巨型黑洞。

巨型黑洞神密而又好玩，若龙潜地狱，深藏鹰犬，潜行于一个宇宙星海中。巨型黑洞实际上不发光发亮，历算学家又如何去在天地苍茫一个宇宙中找到到它们呢？纵然它们身边的小伙儿伴们着实是过低调，周边地区吸积盘也可以伴星都表现一般出不对劲的“气场”。可能巨型黑洞与一颗正常工作恒星系统主要由一个密近双星球统，巨型黑洞就全露出狰狞的面孔的鹰犬，以很强大的“口味”后把恒星系统伴荒芜星球的其他气体所有物质吸住，真正形成吸积盘，声它明亮的X射线光(图五)。这些X射线光般这些所有物质被巨型黑洞吞没前的“行将就木”，便是这一“照”更成历算学舅舅家去这些年探寻巨型黑洞搜寻的更有力一条线索。

图五 巨型黑洞吸积喷吐出X射线的视觉艺术设想图（腾讯体育图片）

迄今已目前为止，银河系中心中都是几乎的恒星系统级巨型黑洞都是多种方式巨型黑洞吸积伴星其他气体所声的X射线来可以识别的。过来的五十年里，现代人用该种两种方法发现3了约二十五颗巨型黑洞，质量水平均在3到20倍当太阳质量水平之间。银河内则数以千亿计的恒星系统，参照各种理论分析和预测，银河系中心中毕竟有上亿颗恒星系统级巨型黑洞，而在巨型黑洞双星球统中，也能声X射线辐射性的只占一小大部分。当巨型黑洞和它的伴星相距较远时，我们自己的“大吃货王”也会表现一般出平静地收敛的两面，那而对这些平静地态（不吸积伴星其他气体）的巨型黑洞如何去来地毯式搜索呢？历算学家在发现3这颗最大恒星系统级巨型黑洞的经历过程中答案了全面革新的我们的答案。

天空的星星在绕“谁”运动方面？

发展国家历算台刘继峰首席研究员和张昊彤首席研究员其他领导的研究中团队在浩淼星海中发现3了一个表现一般十分的双星球统，这中会也会不包含一颗身藏不露的巨型黑洞呢？700近10天的只是追逐之路流露了辛酸和精彩绝伦。

2016年初，LAMOST科学的研究探测任务部主任助理张昊彤首席研究员和云南历算台韩占文中国工程院院士意见通过LAMOST天文观测双星光谱，持续开展双星球统的研究中计划中，并会选择了泽兰省勒一个天区（K2-0）中是30007个银河系中心进行了42675两年的光谱监测系统。在这中有一颗“能走路超级拉风”的B型星导致了研究中工作的人员的观注，这三颗星星表现一般出时间规律地长周期性运动方面和不一般的光谱主要特征。这条LAMOST“眼中”的B型星光谱携带数量了也很很丰富回信息，还有也能获取更多它的更有效整体温度、外表面自身重力、各种金属微生物群落等关键各类信息外，光谱中一条极度静止且继续运行方向中和B型星反金星相位的明线（Hα空中发射线）给这三颗星星增添色彩了不够的神密感。研究中工作的人员怀疑过这颗B型星背后的有真实的故事，它不知道在绕着看不见的“谁”运动方面？莫非真讲真是巨型黑洞！！！历算学家在只是追逐一个宇宙事情的真相的大路上从不都也会任何人放过其他一种因为。

为了自己近一步验证过程这颗特殊性B型星背后是真相，研究中工作的人员立刻直接申请了西班牙10.4米加纳利上梅林远镜(GTC)的21次天文观测及美国10米凯克双筒望远镜（Keck）的7次高屏幕分辨率天文观测，近一步最后确认了B型星的特殊性质。

图六 LB-1系统实现中B型星和巨型黑洞的运动方面时间规律和加速曲线变化

根据上述光谱各类信息，研究中工作的人员计算方式出B型星的各种金属微生物群落约为1.2倍当太阳微生物群落，质量水平约为8倍当太阳质量水平，我的年龄约为35百万年，相距我们自己1.4万光年。根据上述B型星和Hα空中发射线的加速换手率之比，研究中工作的人员计算方式出该双星球统中存有一个质量水平约为70倍当太阳质量水平的切记见银河系中心，它我只能是巨型黑洞。B型星背后的“大BOSS”就的被历算学家挖了出去，的的结果好如果说是让现代人兴奋地和惊喜的，可是发展的机遇永远都在都是剩下有提前准备的人，但两年前天地苍茫星海的“散网”，也便但今天这“主要角色”的出现明显。

为了自己纪念逝去LAMOST在发现3这颗更大恒星系统级巨型黑洞上做的的贡献巨大，历算学家给这不包含巨型黑洞的双星球统定名为LB-1（图六）。说是他已知的恒星系统级巨型黑洞所不同，LB-1不曾主政何X射线天文观测中被探测装置到，这颗巨型黑洞和它的伴星相距较远（1.5倍日地相距）。研究中工作的人员用美国钱艾尔X射线历算台对该源进行天文观测，发现3这颗新发现3的巨型黑洞对其伴星吸积也很微小，是一个“平静地收敛”的恒星系统级巨型黑洞 “全国冠军”。

图六 LB-1的视觉艺术设想图（喻京川绘)

巨型黑洞“全国冠军”的上一世如果今生

从2015年起，美国如激光不干涉引力波历算台（LIGO）及欧洲室女座引力波历算台（Virgo）的引力波天文观测一次实验现在发现3了数百倍当太阳质量水平的巨型黑洞，质量水平远高于不久前已知的银河系中心里的恒星系统级巨型黑洞。而研究中工作的人员发现3的这颗70倍当太阳质量水平的炒鸡巨型黑洞不光表征了银河系中心内也存有此类情况大质量水平恒星系统级巨型黑洞，另外创下了现代人类而对恒星系统级巨型黑洞质量水平下限的认知层面（图七）。

该论文第一文字作者刘继峰首席研究员媒体介绍说，大多数模型结构事实上大质量水平恒星系统级巨型黑洞主要包括真正形成于低各种金属微生物群落（低于501/5当太阳各种金属微生物群落）环境中中，LB-1却有一个与当太阳各种金属微生物群落相差不大的B型星。截至目前恒星系统演变模型结构只容许在当太阳各种金属微生物群落下真正形成最甚为25倍当太阳质量水平的巨型黑洞，而，LB-1中巨型黑洞的质量水平现在直接进入了进一步完善恒星系统演变各种理论的“禁区”。这因为隐含着紧密相关恒星系统演变真正形成巨型黑洞的各种理论将迫使反超，也可以那时候某种巨型黑洞真正形成处理机制被忽视它。LIGO台长大后卫.雷茨留言评论说，“在银河系中心内发现370倍当太阳质量水平的巨型黑洞，将施压历算学家反超恒星系统级质量水平巨型黑洞的真正形成模型结构。这一卓绝的阶段成果，将与过来六年里LIGO及Virgo探测装置到的双巨型黑洞黑洞合并事件的原因我们一起，进一步推进巨型黑洞银河系中心包括物理研究中的复兴中国”。

图七 LB-1和引力波黑洞合并事件的原因、X射线两种方法发现3的巨型黑洞的质量水平分布区域

另一种能性，LB-1中是巨型黑洞亦或许其实不是由一颗恒星系统坍缩真正形成的。研究中工作的人员推断，LB-1一开始是一个三体系构建统，天文观测到的B型星毗邻最外脱离轨道，是质量水平最比较大主要组成部分，而现在的巨型黑洞是由一开始上层的双星真正形成的双巨型黑洞黑洞合并而成。在这种应当下，该系统实现将是巨型黑洞黑洞合并事件的原因的上佳票选结果体，并为研究中三体系构建统中双巨型黑洞真正形成人员提供了独此无二但实验室。

“光谱之王”和“巨型黑洞之王”的彼此间事业的成功

这颗 “巨型黑洞之王”的发现3充份官方证实了LAMOST双筒望远镜很强大的光谱获取更多具备。LAMOST具备4000颗两只眼睛（4000根光纤），第二次能天文观测近4000个银河系中心。2019年3月，LAMOST不公开正式发布了1125万余条光谱，更成全球性首个第二次突破百万的光谱探测任务新项目，被历算学家誉为全全球光谱获取更多率最高的“光谱之王”（图八）。从2016年11月逐渐，为了自己发现3和研究中光谱双星，研究中工作的人员通过LAMOST对泽兰省勒一个天区的3000多颗恒星系统历经两年进行了26次天文观测，累计网络曝光时间……约40小时。可能通过一架普通人十五米双筒望远镜专们来找到的一颗巨型黑洞（一年天文观测365天，每周天文观测8小时），当然的发生几率下，则要40年的时间……！这充份得以体现出LAMOST超高的天文观测效率明显！

“工欲善其事必先利其器”，LAMOST4缸“历算利器”助力发展历算学鲁家现了今天的主要角色“巨型黑洞之王”，而“巨型黑洞之王”的现身也为“光谱之王”——LAMOST增添色彩了更还精彩。这颗迄今已目前为止最大质量水平的恒星系统级巨型黑洞，的LAMOST发现3的第一颗巨型黑洞，它的出现明显将一种标志着通过LAMOST探测任务明显优势地毯式搜索巨型黑洞新当今时代的到来。肯定“光谱之王”和“巨型黑洞之王”的彼此间事业的成功将更成历算界谈资的一段风流佳话。

图八 LAMOST双筒望远镜与星空（发展国家历算台供图）

LB-1是一个X射线辐射性宁静的双星球统，通过常规模式X射线两种方法地毯式搜索这类巨型黑洞是不现实的。持续的半年以来，现代人事实上径向加速监测系统也能发现3平静地态的巨型黑洞双星，这颗迄今已最大质量水平巨型黑洞的发现3官方证实了这些。通过LAMOST大目前规模探测任务明显优势和加速监测系统两种方法，肯定历算学护院会发现3一批身藏不露的平静地态巨型黑洞, 促使趋于揭开谜底这黑暗笼罩“大家族”的惊人内幕，为研究中巨型黑洞其他成员的真正形成演变等质量水平分布区域向前迈进一种标志性的一大步。

迄今最大恒星级黑洞具体原因内幕为什么最新动态的讨论

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