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中國科學家團隊發現迄今最大黑洞

2019-11-28 13:54:36來源:海外網

原標題:我天文學家發現迄今最大恒星級黑洞 70倍太陽質量

北京時間2019年11月28日凌晨,國際科學期刊《自然》發布了中國科學院國家天文臺劉繼峰、張昊彤研究團隊的一項重大發現。依托我國自主研制的國家重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡(LAMOST),研究團隊發現了一顆迄今為止質量最大的恒星級黑洞,并提供了一種利用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,有望推動恒星演化和黑洞形成理論的革新。

黑洞是一種本身不發光、密度非常大的神秘天體。它具有超強吸引力,任何物質,包括速度最快的光也無法從它身邊逃離。

根據質量的不同,黑洞一般分為恒星級黑洞、中等質量黑洞和超大質量黑洞。這其中,恒星級黑洞是由大質量恒星死亡形成的,是宇宙中廣泛存在的“居民”。

理論預言銀河系中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了約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射線來識別的,質量均小于20個太陽質量的黑洞。

找到新的方法,發現數量巨大、沒有X射線輻射的黑洞,成了天文學界近年來研究的熱點和難點。

2016年秋季開始,以國家天文臺為首的研究團隊利用LAMOST開展雙星課題研究,歷時兩年半監測了一個小天區內3000多顆恒星。

結果發現,在一個X射線輻射寧靜的雙星系統(LB-1)中,一顆質量是太陽八倍的藍色恒星,圍繞“一個看不見”的天體做著周期性運動。

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。

研究人員隨即進行了“確認”:他們通過西班牙10.4米加納利大望遠鏡和美國10米凱克望遠鏡,進一步確認了LB-1的光譜性質,計算出該黑洞的質量是太陽的70倍。

值得一提的是,在兩年半的監測時間里,LAMOST共為這項研究做了26次觀測,累積曝光時間約40個小時。

劉繼峰表示,如果利用一架普通四米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——這充分體現出郭守敬望遠鏡超高的觀測效率。

發現迄今最大黑洞目前恒星演化模型只允許在太陽金屬豐度下形成最大為25倍太陽質量的黑洞。這顆新發現黑洞的質量已經進入了現有恒星演化理論的“禁區”。

美國激光干涉引力波天文臺(LIGO)臺長大衛·雷茨評論,“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,將與過去四年里美國激光干涉引力波天文臺(LIGO)及歐洲室女座引力波天文臺(Virgo)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”。

接下來利用LAMOST極高的觀測效率,天文學家有望再發現一大批深藏不露的“平靜態”黑洞,開創黑洞批量發現的新紀元。

這項工作是基于LAMOST(中國興隆)、加納利大望遠鏡(西班牙加納利群島)、凱克望遠鏡(美國夏威夷)和錢德拉X射線天文臺(美國)的觀測數據完成的。

本研究共包括55位作者,來自中國、美國、西班牙、澳大利亞、意大利、波蘭和荷蘭7個國家29家單位。

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