星海茫茫，捕捉“黑洞之王”

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Lb-1艺术想象力。

恒星级黑洞是由大质量恒星的死亡形成的。根据理论计算，数亿个恒星级黑洞在浩瀚的星海中"潜行"，但要找到它们并不容易。

中国天文学家利用郭守敬望远镜发现了迄今为止质量最大的恒星黑洞，其质量约为太阳质量的70倍。这一发现有望推动恒星演化和黑洞形成理论的创新，也为利用郭守敬望远镜的优势寻找黑洞开辟了一条新的途径。

最近，国际期刊《自然》在网上发表了中国天文学家领导的一项重要成果:中国科学院国家天文台的、张研究员领导的研究小组利用郭守敬望远镜发现了一个迄今为止质量最大的恒星黑洞。这是继今年四月黑洞第一次展示其真面目后的又一重要发现。

这个质量是太阳70倍的超级恒星黑洞，远远超过了理论预测的质量上限，颠覆了人们对恒星黑洞形成的认识，被称为“黑洞之王”，有望推动恒星演化和黑洞形成理论的创新。

数亿个黑洞被“隐藏”，很难找到它们

爱因斯坦在1915年提出了广义相对论，德国物理学家卡尔？史瓦西推导出爱因斯坦场方程的精确解，并预言了黑洞的存在。从那以后，人类从未停止对它的想象和探索。

神秘的黑洞是如何形成的？像宇宙中的一切一样，恒星会老化和死亡。当核聚变反应的燃料耗尽时，一些大质量恒星的内核会急剧坍塌。当它的质量大约是太阳质量的三倍以上时，它将坍缩成一个奇点，成为一个黑洞。由于它的高密度和强大的引力，即使是光也无法逃离它。

根据质量的不同，天文学家可以将黑洞大致分为三类:恒星黑洞(质量低于太阳的100倍)、中等质量黑洞(质量是太阳的100倍至100，000倍)和超大质量黑洞(质量超过太阳的100，000倍)。

刘继峰说:“恒星黑洞是由宇宙中广泛存在的大质量恒星的死亡形成的。”根据理论计算，银河系中应该有上亿个黑洞。”

然而，在浩瀚的宇宙中找到它们并不容易。因为黑洞本身不发射和反射电磁波，所以无论是仪器还是肉眼都不能直接观察到它。

我该怎么办？天文学家试图找到各种间接证据。经过探索和研究，他们发现了一个现象:黑洞会“吃”。当它靠近一颗恒星形成双星系统时，它会以强烈的“胃口”直接吸取对方的气态物质，形成吸积盘，并发出明亮的x光。通过探测这些x光，可以判断和选择黑洞候选者，通过进一步监测伴星的运动，可以测量黑洞的质量，并最终确认其存在。

刘继峰说，在过去的50年里，天文学家用这种方法发现了大约20个黑洞，它们的质量都是太阳的3到20倍。

然而，根据理论预测，银河系中应该有上亿个恒星黑洞，而黑洞双星系统中只有一小部分能够发射x光。那么，如何才能找到大多数的“沉默”？因此，寻找一种新的方法在没有X射线辐射的情况下发现大量黑洞成为近年来天文学研究的热点和难点。

超大质量黑洞，超过了模型理论的上限

2016年秋，国家天文台领导的研究小组利用郭守敬望远镜对双星进行了研究，用了两年时间在开普勒的一天区(K2-0)监测了3000多颗恒星。

在监测过程中，一颗“会走会拉风”的B型恒星吸引了研究人员的注意:这颗质量是太阳八倍的蓝星一直在围绕一个“看不见的天体”做周期性运动。

中国科学院研究生郑传杰说:“它的光谱携带了非常丰富的信息。除了获得有效温度、表面重力和金属丰度等重要信息外，光谱中还有一个接近稳定的运行方向。这是非常不寻常的B型星异相。”

通过各种迹象，研究人员推测，被B型恒星包围的“看不见的天体”很可能是一个黑洞。

“根据几架望远镜的多次观测，我们进一步证实了B型星的性质。根据光谱信息，计算出B型星的金属丰度约为太阳丰度的1.2倍，质量约为太阳质量的8倍，年龄约为3500万年，距离我们14000光年。”郑传杰说:“那么，根据B型星和它光谱中‘特殊’发射线的速度振幅比，计算出在双星系统中有一个质量约为太阳70倍的不可见物体。”质量太好了，它只能是一个黑洞。”

根据刘继峰的说法，当我们第一次得到结果时，每个人都不敢相信。因为目前的恒星演化模型只允许在太阳金属丰度下形成最大太阳质量为25倍的黑洞，所以这个新发现的黑洞的质量已经超过了理论范围。

《自然》的评论者也非常谨慎，会问很多问题。研究小组反复计算并确认“最终结果保持不变。”这可能意味着关于恒星演化形成黑洞的理论将被改写，或者说一些黑洞形成机制以前被忽略了。”刘继峰说。

此外，与其他已知的恒星黑洞不同，这个黑洞以前从未被任何x光探测到，并且它与伴星的吸积非常微弱，这属于前面提到的大多数“沉默”。刘继峰说:“这一重大发现也为利用郭守敬望远镜发现黑洞开辟了新的途径。”

天空勘测监测，黑洞群图像将在未来被描绘

值得一提的是，在两年半的监测期内，郭守敬望远镜为此进行了26次观测，累计曝光时间约为40小时。“如果你用一个普通的4米望远镜来寻找这样一个黑洞，同样的机会需要40年。”刘继峰的比喻。

为了纪念郭守敬望远镜在发现这个恒星黑洞中所做出的贡献，天文学家将这个包含黑洞的双星系统命名为LB-1。

LB-1的发现充分证明了郭守敬望远镜强大的光谱获取能力。郭守敬望远镜有4000根光纤，这意味着它有4000只眼睛，可以同时观察近4000个天体。2019年3月，郭守敬望远镜公开发布了1125万个光谱，成为全球首个超过1000万的光谱测量项目，被天文学家誉为全球光谱采集率最高的“光谱之王”。

郭守敬望远镜的科学发现使天文学家能够重新审视银河系:

利用郭守敬望远镜的数据，我们发现人类居住的银河系比我们以前知道的要大一倍，准确地说，银河系的重量大约是太阳质量的9000亿倍；银河系光晕的面貌被改写了，天文学家发现银色光晕是一个“胖子”，里面是平的，外面是圆的；此外，已发现10，000多颗贫金属恒星，这些恒星拥有世界上最大的宇宙化石样本，适合用现有的大型望远镜进行跟踪和观测；获得了数百万颗恒星的年龄，为研究银河系的演化提供了基础数据...

这个恒星黑洞是郭守敬望远镜发现的第一个黑洞，它的出现标志着利用郭守敬望远镜的天空观测寻找黑洞的新时代的到来。

据刘继峰介绍，下一步，研究小组计划实施一项名为“黑洞猎手”的计划，利用郭守敬望远镜的优势来观测天空，并批量测量黑洞的质量。“预计在未来五年内将发现和测量近100个黑洞，并绘制黑洞群图。”刘继峰说。

在搜寻黑洞的同时，郭守敬望远镜将继续搜寻地外文明，通过探测地外行星的宿主恒星及其性质，加速寻找地外行星和探索地外生命。

来源：搜狐微门户