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澳大利亚科廷大学的研究人员最近发现在遥远的星系发生的一次威力巨大的宇宙爆炸，产生的光线是迄今为止在地球上能看到的最亮的光。科学家认为，这次爆炸是一次伽马射线暴，发生地点距离地球70亿光年，在几秒钟内释放的能量甚至超过了太阳在过去的100亿年中释放的能量总和。 图/视觉中国 |
科普直击 □那 拉 2019年11月28日凌晨，《自然》在线发布了我国天文学家主导的一项重大发现：中国科学院国家天文台刘继峰研究员、张昊彤研究员领导的研究团队发现了一颗迄今为止最大质量的恒星级黑洞，并提供了一种利用郭守敬望远镜（LAMOST）巡天优势寻找黑洞的新方法。 这颗约70倍太阳质量的超大恒星级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，有望推动恒星演化和黑洞形成理论的革新。为了纪念LAMOST望远镜在发现这颗巨大恒星级黑洞上做出的贡献，天文学家给这个包含巨大黑洞的双星系统命名为LB-1。 科学家是如何观察黑洞的？ 我们已经知道，黑洞本身不发光，密度非常大，因此它具有超强的吸引力，任何从其身边经过的物质，包括速度最快的光也无法逃离。可以说，黑洞是名副其实的宇宙真空“吸光器”。也正因如此，人类想要拍到一张黑洞的照片才会这么难。那么科学家们是如何观察黑洞的呢？ 科学家告诉我们，主要还是靠观察那些表现出异样“气场”的星体（比如黑洞周边吸积盘或者伴星）。在黑洞的强大吸力“威胁”下，恒星上的气体物质会被吸引向同一个方向，形成吸积盘，从而发出明亮的X射线光。这些X射线光就成为天文学家追寻黑洞踪迹的强有力线索。 迄今为止，天文学家发现的二十多颗恒星级黑洞几乎都是通过黑洞吸积伴星气体所发出的X射线来识别的，质量均在3到20倍太阳质量。但理论预测，银河系中应该有上亿颗恒星级黑洞，而在黑洞双星系统中，能够发出X射线辐射的只占一小部分。那些相对“静止”的黑洞又是如何被发现的呢？ 长期以来，天文学家认为径向速度监测可以发现X射线相对微弱的“平静态”黑洞。而此次发现这个巨大恒星级黑洞的刘继峰、张昊彤的研究团队使用的方法，则是利用LAMOST望远镜等天文望远镜所监测到的星体光谱，模拟星体射线的速度曲线，结合星体质量等数据，推算出了黑洞的存在。 发现质量约为70倍太阳质量的黑洞 这是迄今为止人类发现的最大质量的黑洞。 天文学家根据黑洞质量的不同，将黑洞大致分为恒星级黑洞、中等质量黑洞和超大质量黑洞。恒星级黑洞是由大质量恒星“死亡”而形成的。这种“死亡”简单地说其实是一颗恒星不断演化过程中，可燃物质越来越少，当它无法抵抗自身引力作用便出现持续塌缩，最终便形成一个致密的黑洞。 2016年年初，我国国家天文台的研究团队在浩瀚星海中发现了一个表现异常的双星系统，其中一颗B型星除了表现出规律地周期性运动，所观测到的光谱还显示它有一条近乎静止且运行方向和B型星相反的明线（Hα发射线）。研究人员进一步申请了西班牙10.4米口径加纳利大望远镜(GTC)和美国10米口径凯克望远镜（Keck）的光谱观测，最终计算出该双星系统中存在一个质量约为70倍太阳质量的不可见天体。他们认为，这个不可见天体只能是黑洞。而且它与其他已知的恒星级黑洞不同，它和它的伴星相距较远（1.5倍日地距离），应该是一个“平静温和”的超大恒星级黑洞。 从2015年起，美国激光干涉引力波天文台（LIGO）及欧洲室女座引力波天文台（Virgo）的引力波观测实验已经发现了几十倍太阳质量的黑洞。但这个银河系内约70倍太阳质量黑洞的发现，再一次刷新了人类对于恒星级黑洞质量上限的认知，其质量甚至已经进入了现有恒星演化理论的“禁区”——LIGO台长大卫·雷茨评论称：“在银河系内发现约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，将与之前的发现一起，推动黑洞天体物理研究的复兴。” “光谱之王”与“黑洞之王” 现在这个巨大的黑洞已被业界称为“黑洞之王”。而它的发现充分证实了LAMOST望远镜强大的光谱获取能力。它也是LAMOST建成以来发现的第一个黑洞。这标志着“利用LAMOST巡天优势搜寻黑洞”的新时代已来临。 LAMOST拥有4000只眼睛（光纤），一次能观测近4000个天体。2019年，LAMOST已成为全球首个突破千万的光谱巡天项目，被天文学家誉为全世界光谱获取率最高的“光谱之王”。 利用LAMOST大规模巡天优势和速度监测方法，天文学家应该还会陆续发现更多深藏不露的“平静态”黑洞，为研究黑洞形成演化及质量分布迈出标志性的一步。
