近日,国际顶尖科学期刊《自然》公布了重大发现:中国科学院国家天文台刘继峰和张昊彤的研究团队成功发现了迄今为止最大质量的恒星级黑洞,并展示了利用郭守敬望远镜(LAMOST)独特优势搜寻黑洞的新路径。这一发现彻底颠覆了我们对恒星级黑洞形成的认知,并将推动恒星演化和黑洞理论的革新。
过去,我们如同在黑暗中摸索,难以在茫茫宇宙中发现黑洞的踪迹。霍金在《十问》中描述黑洞比任何科幻作品所想象的更为奇妙。这些不发光、密度极大的天体,将任何接近的物质和光线牢牢吸附,仿佛宇宙的“吸光器”。恒星级黑洞的形成是由大质量恒星的死亡导致的,但它们在宇宙中的数量远超预期。
过去追寻黑洞的方法如同侦探追踪犯罪线索,依赖黑洞与周边物质的互动产生的X射线。银河系内已知的恒星级黑洞仅通过X射线识别,数量远未达到理论预测的上亿颗。张昊彤和刘继峰的团队在寻找恒星级黑洞的过程中,发现了一个特殊的双星系统,其表现引起了研究人员的极大关注。这颗名为LB-1的天体拥有神秘的B型星和特殊的金属丰度分布。经过长期监测和精确观测,他们确认这颗B型星背后存在一个巨大的黑洞。这颗黑洞的质量约为太阳的70倍,从未在任何X射线观测中被探测到,是一个安静且质量巨大的恒星级黑洞。其金属丰度与一般模型预测大相径庭,为我们打开了新的研究视野。这一发现无疑为我们揭示了恒星级黑洞的新特性。这一突破性的发现得益于LAMOST的精确观测和全球先进的天文设备的支持。它不仅为我们提供了关于恒星演化和黑洞形成的新线索,也对我们现有的理论模型提出了挑战。这一发现让我们认识到宇宙中的未知远比我们想象的要丰富得多。这一发现是我们对宇宙认知的新里程碑,我们期待未来会有更多的探索与发现。宇宙中最重的恒星的质量大约只有数百个太阳质量,其晚期演化形成的黑洞理论上最大的质量也仅有20多个太阳质量。迄今为止所发现的所有黑洞的质量均未超过这一理论极限。
这颗巨大的恒星级黑洞与LAMOST望远镜的命名——“光谱之王”,彼此成就了一段天文佳话。天文学家将这个包含黑洞的双星系统命名为LB-1,以纪念LAMOST在发现这颗黑洞上的贡献。LAMOST望远镜拥有4000根光纤,一次能观测近4000个天体,其强大的光谱获取能力为发现这颗黑洞之王提供了可能。
从2016年开始,为了发现和研究光谱双星,研究人员利用LAMOST对3000多颗恒星进行了长达两年的26次观测,累计曝光时间约40小时。相比之下,如果用普通望远镜进行同样的工作,需要数倍的时间。这充分展现了LAMOST超高的观测效率,标志着利用LAMOST巡天优势搜寻黑洞新时代的到来。
LB-1是一个X射线辐射宁静的双星系统,常规的X射线方法无法探测到这类黑洞。通过径向速度监测,我们发现了这颗迄今为止最大质量的黑洞。这证实了径向速度监测在发现平静态的黑洞双星中的重要作用。利用LAMOST的大规模巡天优势和速度监测方法,天文学家们相信会发现更多隐藏的黑洞,从而揭开这个“黑暗家族”的神秘面纱。正如LIGO台长大卫·雷茨所评论的,LB-1的发现将推动黑洞天体物理研究的复兴。这段佳话将永载史册,成为宇宙探索中的一段传奇。