■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恒星級黑洞，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倍太陽質量的超大恒星級黑洞遠超理論預言的質量上限，顛覆了人們對恒星級黑洞形成的認知，勢必推動恒星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，黑洞一般分為恒星級黑洞、中等質量黑洞和超大質量黑洞。這其中，恒星級黑洞是由大質量恒星死亡形成的，是宇宙中廣泛存在的「居民」。理論預言，銀河系中有上億顆恒星級黑洞，但迄今為止，天文學家僅在銀河系發現了約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多顆恒星。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在發現這顆巨大恒星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，與其他已知的恒星級黑洞不同，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」的恒星級「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恒星級黑洞的形成模型。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。
人類已知的部分黑洞
1.SN 1979C，位於后髮座NGC4321（梅西葉星表稱為M100）內，距離地球約5,000萬光年。該天體發現於1979年，當時該天體發生了II-L型超新星爆發。根據爆發時的觀測，估計其質量為太陽的20倍。美國宇航局（NASA）在2010年認為，該天體形成了一個黑洞，只有31歲。目前，這仍是人類已知最年輕的黑洞，剛滿40歲。
2.人類已知宇宙中最大的黑洞，是位於35億光年外的雙黑洞系統SDSS J140821.67+025733.2，質量為太陽的1,960億倍。
3.人類已知宇宙中最小的黑洞，被稱為「XTE J1650-500」，是一個其直徑為24千米的恒星黑洞，僅比紐約曼哈頓島大一些。
■整理：香港文匯報記者 劉凝哲