现身:中国主导发现银河系中的黑洞巨兽

作者: 王松

来源: 赛先生

发布日期: 2019-11-29 12:07:16

中国科学院国家天文台主导的研究团队发现了一个X射线辐射宁静的双星系统(命名为LB-1),其中包含一个巨大的黑洞。这一发现证实了银河系内存在大质量恒星级黑洞,颠覆了现有的恒星级黑洞形成理论,推动了恒星演化和黑洞形成理论的革新。

坍缩,爆炸,当那一天来临,恒星会在刹那间开放成一朵宇宙中最美丽的烟花。激荡的星风在星际物质间吹卷肆虐,各种绚丽的色彩彼此碰撞纠缠,无数喷涌而出的光子,携带着它生命的印记,穿越时空,直达宇宙的每个角落。那光芒璀璨无比,甚至超过它所在的星系,它宣告恒星的死亡,更昭告黑洞的新生。想象你是一艘星舰的舰长,正在广袤的宇宙中进行星际航行。你的目标是数光年外的一颗恒星,而飞船周围除了黑暗一无所有。

突然间,刺耳的电脑警报声响起:航线异变!你的飞船被一股强大的引力拖离了原有航线!那里有什么东西?引力如此之大而又完全无形?正当船员们手足无措的时候,拥有足够天体物理知识的你马上想到:难道我遇上了黑洞?

十八世纪的欧洲刚刚经历了第一次科学革命。从哥白尼到牛顿,科学的概念与方法论得以确立,科学开始广泛兴起与发展。

1783年,英国学者约翰·米歇尔提出,一个密度不小于太阳、直径为太阳500倍的天体将是不可见的,因为光无法逃离天体表面。一百多年后的1915年,爱因斯坦发表广义相对论时,第一次世界大战正进行得如火如荼。在寒冬已至的俄罗斯前线,德国物理学家卡尔·史瓦西推导出了爱因斯坦场方程式的一个精确解。

这个解表明,如果某天体质量被压缩于很小的空间内(即后来的史瓦西半径),任何落入该空间的物质,包括光,都无法从中逃离。这种天体在1968年被美国物理学家约翰·惠勒命名为“黑洞”。

近日,一项由中国科学院国家天文台主导的研究,就发现了一个X射线辐射宁静的双星系统(命名为LB-1),其中包含一个巨大的黑洞。

该论文通讯作者之一张昊彤研究员介绍说,从2016年秋季开始,以国家天文台为首的研究团队利用大口径多目标分光望远镜(以下简称LAMOST)开展双星课题研究,对一个小天区内3000多颗恒星进行了历时两年之久的长期监测。其中,一颗在反银心方向的B型星(光谱型为B,恒星表面温度在1万度至3万度之间)表现出周期性的径向速度变化,以及一条近乎静止的Hα发射线。这说明Hα发射线并非来自于B型星。

随后,西班牙10.4米加纳利大望远镜(GTC)和美国10米凯克望远镜(Keck)的观测证实了上述发现。

从2015年起,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)的引力波观测实验已经发现了重达几十个太阳质量的黑洞,质量远高于先前已知的银河系黑洞。本研究发现的70倍太阳质量的LB-1证实了银河系内也存在此类大质量恒星级黑洞。这颗黑洞的质量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,势必推动恒星演化和黑洞形成理论的革新。

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