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天文學(xué)發(fā)現迄今最大恒星級黑洞 黑洞一般有多少個(gè)等級

2020-10-16  來(lái)源:天氣網(wǎng)  【字體:  

  天氣網(wǎng)訊,近期,中國科學(xué)院國家天文臺劉繼峰、張昊彤研究團隊發(fā)現迄今最大恒星級黑洞,這顆70倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞遠超理論預言的質(zhì)量上限。據了解,黑洞一般分為恒星級黑洞、中等質(zhì)量黑洞和超大質(zhì)量黑洞。而恒星級黑洞是由大質(zhì)量恒星死亡形成的。

天文學(xué)發(fā)現迄今最大恒星級黑洞 黑洞一般有多少個(gè)等級  北京時(shí)間2019年11月28日凌晨,國際科學(xué)期刊《自然》發(fā)布了中國科學(xué)院國家天文臺劉繼峰、張昊彤研究團隊的一項重大發(fā)現。依托我國自主研制的國家重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡(LAMOST),研究團隊發(fā)現了一顆迄今為止質(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(yáng)質(zhì)量的黑洞遠超理論預言的質(zhì)量上限,顛覆了人們對恒星級黑洞形成的認知,有望推動(dòng)恒星演化和黑洞形成理論的革新。

  黑洞是一種本身不發(fā)光的神秘天體。任何物質(zhì),包括光也無(wú)法從它身邊逃離。根據質(zhì)量的不同,黑洞一般分為恒星級黑洞、中等質(zhì)量黑洞和超大質(zhì)量黑洞。這其中,恒星級黑洞是由大質(zhì)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(xué)家僅在銀河系發(fā)現了約20顆恒星級黑洞——而且都是通過(guò)黑洞吸積伴星氣體所發(fā)出的X射線(xiàn)來(lái)識別的、質(zhì)量均小于20倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞。

天文學(xué)發(fā)現迄今最大恒星級黑洞 黑洞一般有多少個(gè)等級

  2016年秋季開(kāi)始,國家天文臺領(lǐng)導的研究團隊利用LAMOST開(kāi)展雙星課題研究,歷時(shí)兩年監測了一個(gè)小天區內3000多顆恒星。結果發(fā)現,在一個(gè)X射線(xiàn)輻射寧靜的雙星系統(LB-1)中,一顆8倍太陽(yáng)質(zhì)量的藍色恒星,圍繞一個(gè)“看不見(jiàn)的天體”做著(zhù)周期性運動(dòng)。不同尋常的光譜特征表明,那個(gè)“看不見(jiàn)的天體”極有可能是一顆黑洞。

  研究人員隨即進(jìn)行了“確認”:他們通過(guò)西班牙10.4米口徑加納利大望遠鏡和美國10米口徑凱克望遠鏡,進(jìn)一步確認了LB-1的光譜性質(zhì),計算出該黑洞的質(zhì)量大約是太陽(yáng)的70倍。值得一提的是,在兩年之久的監測時(shí)間里,LAMOST共為這項研究做了26次觀(guān)測,累積曝光時(shí)間約40個(gè)小時(shí)。劉繼峰表示,如果利用一架普通四米口徑望遠鏡來(lái)尋找這樣一顆黑洞,同樣的幾率下,則需要40年的時(shí)間——這充分體現出LAMOST超高的觀(guān)測效率。

天文學(xué)發(fā)現迄今最大恒星級黑洞 黑洞一般有多少個(gè)等級

  目前恒星演化理論預言在太陽(yáng)金屬豐度下只能形成最大為25倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞。這顆新發(fā)現黑洞的質(zhì)量已經(jīng)進(jìn)入了現有恒星演化理論的“禁區”。美國激光干涉引力波天文臺(LIGO)從2015年起,通過(guò)探測引力波的方法發(fā)現了數十倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞;2017年,雷納·韋斯、基普·索恩和巴里·巴里什因在LIGO的建造和引力波探測方面的貢獻被授予諾貝爾物理學(xué)獎。LIGO臺長(cháng)大衛·雷茨評論,“在銀河系內發(fā)現70倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞,將迫使天文學(xué)家改寫(xiě)恒星級黑洞的形成模型。這一非凡的成果,將與過(guò)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(dòng)黑洞天體物理研究的復興”。接下來(lái),利用LAMOST極高的觀(guān)測效率,天文學(xué)家有望發(fā)現一大批“深藏不露”的黑洞,開(kāi)創(chuàng )批量發(fā)現黑洞的新紀元。

天文學(xué)發(fā)現迄今最大恒星級黑洞 黑洞一般有多少個(gè)等級

  這項工作是基于LAMOST(中國興隆)、加納利大望遠鏡(西班牙加納利群島)、凱克望遠鏡(美國夏威夷)和錢(qián)德拉X射線(xiàn)天文臺(美國)的觀(guān)測數據完成的。本研究共包括55位作者,來(lái)自中國、美國、西班牙、澳大利亞、意大利、波蘭和荷蘭7個(gè)國家28家單位。

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