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依托自主研制施郭守敬望遠(yuǎn)鏡 中國天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)迄今最大的恒星級黑洞


  來源: 中國科學(xué)院 時間:2019-12-07 編輯:馬致遠(yuǎn)
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中國科學(xué)院國家天文臺劉繼峰、張昊彤研究團(tuán)隊依托我國自主研制的國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施郭守敬望遠(yuǎn)鏡(LAMOST),發(fā)現(xiàn)了一顆迄今為止質(zhì)量最大的恒星級黑洞,并提供了一種利用LAMOST巡天優(yōu)勢尋找黑洞的新方法。這顆70倍太陽質(zhì)量的黑洞遠(yuǎn)超理論預(yù)言的質(zhì)量上限,顛覆了人們對恒星級黑洞形成的認(rèn)知,有望推動恒星演化和黑洞形成理論的革新。



理論預(yù)言銀河系中有上億顆恒星級黑洞,但迄今為止,天文學(xué)家僅在銀河系發(fā)現(xiàn)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(fā)出的X射線來識別的、質(zhì)量均小于20倍太陽質(zhì)量的黑洞。


2016年秋季開始,國家天文臺領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊利用LAMOST開展雙星課題研究,歷時兩年監(jiān)測了一個小天區(qū)內(nèi)3000多顆恒星。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在一個X射線輻射寧靜的雙星系統(tǒng)(LB-1)中,一顆8倍太陽質(zhì)量的藍(lán)色恒星,圍繞一個“看不見的天體”做著周期性運(yùn)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(jìn)行了“確認(rèn)”:他們通過西班牙10.4米口徑加納利大望遠(yuǎn)鏡和美國10米口徑凱克望遠(yuǎn)鏡,進(jìn)一步確認(rèn)了LB-1的光譜性質(zhì),計算出該黑洞的質(zhì)量大約是太陽的70倍。


目前,恒星演化理論預(yù)言在太陽金屬豐度下只能形成最大為25倍太陽質(zhì)量的黑洞。這顆新發(fā)現(xiàn)黑洞的質(zhì)量已經(jīng)進(jìn)入了現(xiàn)有恒星演化理論的“禁區(qū)”。LIGO臺長大衛(wèi)·雷茨評論,“在銀河系內(nèi)發(fā)現(xiàn)70倍太陽質(zhì)量的黑洞,將迫使天文學(xué)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(fù)興”。接下來,利用LAMOST極高的觀測效率,天文學(xué)家有望發(fā)現(xiàn)一大批“深藏不露”的黑洞,開創(chuàng)批量發(fā)現(xiàn)黑洞的新紀(jì)元。


值得一提的是,在兩年之久的監(jiān)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口徑望遠(yuǎn)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(xiàn)出LAMOST超高的觀測效率。此項成果刊發(fā)在11月28日出版的國際科學(xué)期刊《自然》上。


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