logo 首頁 > 文匯報 > 內地 > 正文

【點讚中國】中國科學家發現「黑洞之王」

2019-11-29
■LB-1的藝術想像圖。 新華社■LB-1的藝術想像圖。 新華社

相當70倍太陽質量 或創黑洞發現新紀元

香港文匯報訊(記者 劉凝哲 北京報道)中國天文學家主導的一項重要研究,昨日正式在國際頂尖科學期刊《自然》上發表。中國科學院國家天文台研究員劉繼峰、張昊彤團隊,發現了一顆迄今為止最大質量的甯P級黑洞,並提供了一種利用中國郭守敬望遠鏡(LAMOST)巡天優勢尋找黑洞的新方法。科學家們認為,這顆70倍太陽質量的超大甯P級黑洞遠超理論預言的質量上限,顛覆了人們對甯P級黑洞形成的認知,勢必推動甯P演化和黑洞形成理論的革新。同時,利用LAMOST極高的觀測效率,有望發現一大批「深藏不露」的黑洞,開創批量發現黑洞的新紀元。

據介紹,黑洞是一種本身不發光的神秘天體。任何物質,包括光也無法從它身邊逃離。根據質量的不同,黑洞一般分為甯P級黑洞、中等質量黑洞和超大質量黑洞。這其中,甯P級黑洞是由大質量甯P死亡形成的,是宇宙中廣泛存在的「居民」。理論預言,銀河系中有上億顆甯P級黑洞,但迄今為止,天文學家僅在銀河系發現了約20顆甯P級黑洞,而且都是通過黑洞吸積伴星氣體所發出的X射線來識別的、質量均小於20倍太陽質量的黑洞。因此,找到新的方法,發現數量巨大、沒有X射線輻射的黑洞,是全球天文學界近年來研究的熱點和難點。

兩年觀測26次覓其蹤

2016年秋季開始,國家天文台的研究團隊利用LAMOST開展雙星課題研究,歷時兩年監測了一個小天區內3,000多顆甯P。其中有一顆「走路拉風」的B型星引起了研究人員的關注,除了表現出規律地周期性運動,光譜中一條近乎靜止且運行方向和B型星相反的明線(Hα發射線)給這顆星增添了足夠多的神秘感。研究人員懷疑這顆B型星「背後一定有故事」。

為此,研究人員申請了西班牙10.4米口徑加那利大型望遠鏡(GTC)和美國10米口徑凱克望遠鏡(Keck)的光譜觀測,確認了B型星的性質。通過擬合B型星和Hα發射線的速度曲線,結合B型星的質量大小(8倍太陽質量),研究人員計算出該雙星系統中存在一個質量約為70倍太陽質量的不可見天體,它只能是黑洞。在兩年之久的監測時間裡,LAMOST共為這項研究做了26次觀測,累積曝光時間約40個小時。為了紀念LAMOST在發現這顆巨大甯P級黑洞上作出的貢獻,天文學家給這個包含黑洞的雙星系統命名為LB-1。

與六國聯手研究

值得一提的是,與其他已知的甯P級黑洞不同,LB-1從未在任何X射線觀測中被探測到,這顆黑洞和它的伴星相距較遠(1.5倍日地距離),是一個「平靜溫和」的甯P級「黑洞之王」。美國激光干涉引力波天文台(LIGO)O台長大衛.雷茨評論,「在銀河系內發現70倍太陽質量的黑洞,將迫使天文學家改寫甯P級黑洞的形成模型。這一非凡的成果,將與過去4年裡美國激光干涉引力波天文台(LIGO)及歐洲室女座引力波天文台(Virgo)探測到的雙黑洞併合事件一起,推動黑洞天體物理研究的復興」。

據了解,這項工作是基於LAMOST(中國興隆)、加那利大型望遠鏡(西班牙加那利群島)、凱克望遠鏡(美國夏威夷)和錢德拉X射線天文台(美國)的觀測數據完成的。本研究由中國天文學家主導,共包括55位作者,來自中國、美國、西班牙、澳洲、意大利、波蘭和荷蘭7個國家28家單位。

讀文匯報PDF版面

新聞排行
圖集
視頻