還記得今年4月人類史上首張面世的黑洞照片嗎?這一由200多名科研人員歷時10余年、從四大洲8個觀測點(diǎn)“捕獲”的視覺證據(jù)，首次將這個只存在于理論中的天體呈現(xiàn)在人們面前，引發(fā)了全世界對黑洞的廣泛關(guān)注。

天文學(xué)家根據(jù)黑洞質(zhì)量的不同，將黑洞大致分為恒星級黑洞、中等質(zhì)量黑洞和超大質(zhì)量黑洞。理論預(yù)言，銀河系中有上億顆恒星級黑洞。但是迄今為止，天文學(xué)家在銀河系中僅發(fā)現(xiàn)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個太陽質(zhì)量。因此，發(fā)展新的方法來發(fā)現(xiàn)數(shù)量巨大、且無X射線輻射的黑洞，是擺在科學(xué)家面前的一個亟待解決的難題。

武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授王偉的研究團(tuán)隊，與中國科學(xué)院國家天文臺教授、武漢大學(xué)珞珈講座教授劉繼峰的研究團(tuán)隊等國內(nèi)外天文學(xué)家，日前在合作研究中有一項(xiàng)重大發(fā)現(xiàn)：他們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，勢必推動恒星演化和黑洞形成理論的革新。

北京時間11月28日凌晨，國際頂尖科學(xué)期刊《自然》發(fā)布了他們的合作成果。論文題為“A wide star-black-hole binary system from radial-velocity measurements”(《徑向速度測量發(fā)現(xiàn)寬軌道黑洞雙星系統(tǒng)》)。劉繼峰是第一作者和通訊作者，署名單位是國家天文臺和武漢大學(xué)-國家天文臺聯(lián)合天文中心;王偉是合作作者，署名單位是武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院和武漢大學(xué)-國家天文臺聯(lián)合天文中心。

LAMOST是我國自主研制、全世界光譜獲取率最高的光譜望遠(yuǎn)鏡，2019年成為全球首個獲取光譜數(shù)突破千萬的光譜巡天項(xiàng)目，在這次科學(xué)發(fā)現(xiàn)中發(fā)揮了巨大作用。2016年秋季開始，以國家天文臺為首的研究團(tuán)隊利用LAMOST開展雙星課題研究，對一個小天區(qū)內(nèi)3000多顆恒星進(jìn)行了歷時兩年半的長期監(jiān)測。在兩年半的時間內(nèi)，LAMOST共為這項(xiàng)研究做了26次觀測，累積曝光時間約40個小時。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在一個X射線輻射寧靜的雙星系統(tǒng)(LB-1)中，一顆質(zhì)量是太陽八倍的藍(lán)色恒星在繞著一個看不見的天體做周期性運(yùn)動，其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。研究人員隨即通過西班牙10.4米加納利大望遠(yuǎn)鏡和美國10米凱克望遠(yuǎn)鏡，進(jìn)一步確認(rèn)了LB-1的光譜性質(zhì)，并計算出黑洞質(zhì)量是太陽的70倍。

LB-1的藝術(shù)想象圖(喻京川繪)

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(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)”。

LB-1和引力波并合事件、X射線方法發(fā)現(xiàn)的黑洞的質(zhì)量分布

美國激光干涉引力波天文臺(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)家有望再發(fā)現(xiàn)一大批深藏不露的“平靜態(tài)”黑洞，開創(chuàng)黑洞批量發(fā)現(xiàn)的新紀(jì)元。

武漢大學(xué)-國家天文臺聯(lián)合天文中心是武漢大學(xué)與中國科學(xué)院國家天文臺聯(lián)合成立的一個開放的合作平臺。中心通過組織學(xué)術(shù)活動加強(qiáng)雙方的科研合作和學(xué)術(shù)交流，推動課題的聯(lián)合與交叉研究，推進(jìn)雙方合作參與國家重大和重點(diǎn)項(xiàng)目的研究工作，旨在打造成為國內(nèi)一流天文學(xué)科研平臺。

標(biāo)簽： 發(fā)現(xiàn)迄今最大黑洞