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你必須應該知道:今天咱們中國做出的這個重大科學突破!

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台科學家的一項重大發現。

依託我國自主研製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恆星級黑洞,並提供了一種利用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,顛覆了人們對恆星級黑洞形成的認知,有望推動恆星演化和黑洞形成理論的革新。

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。根據質量的不同,黑洞一般分為恆星級黑洞、中等質量黑洞和超大質量黑洞。

這其中,恆星級黑洞是由大質量恆星死亡形成的,是宇宙中廣泛存在的「居民」。

理論預言銀河系中有上億顆恆星級黑洞,但迄今為止,天文學家僅在銀河系發現了約20顆恆星級黑洞——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、質量均小於20倍太陽質量的黑洞。

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,國家天文台領導的研究團隊利用LAMOST開展雙星課題研究,歷時兩年監測了一個小天區內3000多顆恆星。

結果發現,在一個X射線輻射寧靜的雙星系統(LB-1)中,一顆8倍太陽質量的藍色恆星,圍繞一個「看不見的天體」做著周期性運動。不同尋常的光譜特徵表明,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米口徑迦納利大望遠鏡和美國10米口徑凱克望遠鏡,進一步確認了LB-1的光譜性質,計算出該黑洞的質量大約是太陽的70倍。

值得一提的是,在兩年之久的監測時間裡,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。

目前恆星演化理論預言在太陽金屬丰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已經進入了現有恆星演化理論的「禁區」。

美國激光干涉引力波天文台(LIGO)從2015年起,通過探測引力波的方法發現了數十倍太陽質量的黑洞;2017年,雷納·韋斯、基普·索恩和巴里·巴里什因在LIGO的建造和引力波探測方面的貢獻被授予諾貝爾物理學獎。

LIGO台長大衛·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恆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台(LIGO)及歐洲室女座引力波天文台(Virgo)探測到的雙黑洞併合事件一起,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,天文學家有望發現一大批「深藏不露」的黑洞,開創批量發現黑洞的新紀元。

這項工作是基於LAMOST(中國興隆)、迦納利大望遠鏡(西班牙迦納利群島)、凱克望遠鏡(美國夏威夷)和錢德拉X射線天文台(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、義大利、波蘭和荷蘭7個國家28家單位。

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