中国天文学家发现迄今最大恒星级黑洞

中国天文学家发现迄今最大恒星级黑洞 70倍太阳质量

刘继峰研究员在发布会上介绍迄今最大恒星级黑洞的发现及研究相关情况。 孙自法 摄

中新网北京11月28日电 （记者 孙自法）中国科学院国家天文台28日在北京宣布，该台刘继峰、张昊彤研究团队依托中国自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜（大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜，英文缩写LAMOST），发现一颗迄今质量最大的恒星级黑洞，并提供一种利用LAMOST巡天优势寻找黑洞的新方法。

这颗70倍太阳质量、距离地球约1．4万光年的黑洞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，也突破了现有恒星演化理论的“禁区”，有望推动恒星演化和黑洞形成理论的革新。这一天文学领域重大发现的科研成果论文，已于北京时间当天凌晨，获国际权威科学期刊《自然》发表。

刘继峰研究员在发布会上回答媒体提问。 孙自法 摄

据成果论文第一作者和通讯作者、中科院国家天文台副台长刘继锋研究员介绍，黑洞是一种本身不发光的神秘天体，任何物质包括光也无法从它身边逃离，有宇宙真空“吸光器”之誉。根据质量不同，黑洞一般分为恒星级黑洞（100倍太阳质量以下）、中等质量黑洞（100倍至10万倍太阳质量）和超大质量黑洞（10万倍太阳质量以上）。其中，恒星级黑洞由大质量恒星死亡形成，是宇宙中广泛存在的“居民”。理论预言银河系有上亿颗恒星级黑洞，但迄今为止，天文学家仅在银河系发现约20颗恒星级黑洞——而且都是通过黑洞吸积伴星气体所发出的X射线来识别、质量均小于20倍太阳质量的黑洞。因此，找到新方法发现数量巨大、没有X射线辐射的黑洞，近年来也成为天文学界研究的热点和难点。

中科院国家天文台研究团队自2016年秋季开始，利用LAMOST开展双星课题研究，历时两年监测一个小天区内3000多颗恒星，发现在一个X射线辐射宁静的双星系统（LB－1）中，一颗8倍太阳质量的蓝色恒星，围绕一个“看不见的天体”做着周期性运动。其不同寻常的光谱特征表明，那个“看不见的天体”极有可能是一颗黑洞。研究团队随即对此展开验证与确认——通过西班牙10．4米口径加纳利大望远镜和美国10米口径凯克望远镜，进一步确认LB－1光谱性质，并计算出该黑洞质量大约是太阳的70倍。

刘继峰表示，历时两年之久的监测过程中，LAMOST共为这颗70倍太阳质量黑洞的研究进行26次观测，累积曝光时间约40个小时。“如果利用一架普通4米口径望远镜来寻找这样一颗黑洞，同样的几率下，则需要40年的时间——这充分体现出LAMOST超高的观测效率”。接下来，利用LAMOST极高的观测效率，天文学家有望发现一大批“深藏不露”的黑洞，开创批量发现黑洞的新纪元。

新闻发布会结束后，迄今最大恒星级黑洞发现及研究团队部分成员合影。 孙自法 摄

目前，恒星演化理论预言在太阳金属丰度下，只能形成最大为25倍太阳质量的黑洞。这颗新发现黑洞的质量为太阳70倍，无疑已突破现有恒星演化理论“禁区”。南京大学天文与空间科学学院院长李向东教授认为，这颗迄今质量最大恒星级黑洞的发现表明，现有恒星演化理论是不完备的，或者还存在未知的黑洞双星形成机制。

国际天文学界也对中国天文学家领导完成的这一重大发现给予高度评价。美国激光干涉引力波天文台（LIGO）台长大卫·雷茨评论称，在银河系内发现70倍太阳质量的黑洞，将迫使天文学家改写恒星级黑洞的形成模型。这一非凡的成果，将与过去4年里美国激光干涉引力波天文台及欧洲室女座引力波天文台探测到的双黑洞并合事件一起，推动黑洞天体物理研究的复兴。LIGO资深专家、宾州州立大学讲习教授Banglore Sathyaparkash认为，这是一个非凡的发现，“我极度震惊于作者居然在我们银河系后花园发现类似的（黑洞）系统，非常不可思议”。恒星演化理论先驱、东京大学教授Ken’ichi Nomoto表示，这个发现出人意料、令人激动，并对现有恒星演化理论发起挑战，“为革新我们对恒星演化理论理解带来崭新的材料”。

据了解，迄今质量最大恒星级黑洞发现的研究工作，基于中国LAMOST、西班牙加纳利大望远镜及美国凯克望远镜、钱德拉X射线天文台观测数据完成，发表成果论文共包括55位作者，分别来自中国、美国、西班牙、澳大利亚、意大利、波兰和荷兰7国28家单位。（完）