质量超理论上限的它 揭示黑洞另一种存在方式

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  近日,国际顶尖科学期刊《自然》在线发布了一项重大发现,中国科学院国家天文台刘继峰、张昊彤的研究团队发现了迄今为止最大质量的恒星级黑洞,并提供了并都是利用郭守敬望远镜(LAMOST)的巡天优势寻找黑洞的新依据。

  这颗70倍太阳质量的超大恒星级黑洞远超理论预言上限,颠覆了亲戚亲戚亲戚人们 歌词 对恒星级黑洞形成的认知,势必推动恒星演化和黑洞形成理论的革新。

  过去只有找到“暴力”的黑洞

  霍金在其最后的著作《十问》中写道,“黑洞比科幻作家想象的任何东西都更奇妙”。黑洞并都是不发光,密度非常大,要花费把10倍太阳质量的恒星压缩到北京六环大小的球体中,具有超强的吸引力,任何从其身边经过的物质、就连光也无法逃离。黑洞是宇宙的“吸光器”。

  黑洞大致分为恒星级黑洞(50倍太阳质量以下)、中等质量黑洞(约50到40万 倍太阳质量之间)和超大质量黑洞(40万 倍太阳质量以上)。恒星级黑洞是由大质量恒星死亡形成的。一颗恒星走到生命尽头,意味着着剩下的质量大于3倍太阳质量,既只有形成白矮星,只是我能成为中子星,就只有 任何力量都时需阻止终极引力让其塌缩成黑洞。

  龙潜深渊,隐藏爪牙。黑洞并都是不发光,天文学家真难在茫茫宇宙中看得人它。

  奈何黑洞身边的小伙伴们确实 是太高调,附过吸积盘意味着着伴星都表现出异样的“气场”。意味着着黑洞与一颗正常恒星组成另一一俩个 密近双星系统,黑洞就会露出狰狞的爪牙,直接把恒星伴星上的液体 物质吸过来,形成吸积盘,发出“明亮”的X射线。哪几种X射线如同哪几种物质被黑洞吞噬前的“回光返照”,只是我什儿 “照”成为天文学家过去哪几种年追寻黑洞踪迹的线索。

  迄今为止,银河系中几乎所有已知的恒星级黑洞都是通过黑洞吸积伴星液体 所发出的X射线来识别的。过去的50年里,亲戚亲戚亲戚人们 歌词 用该种依据发现了约20颗黑洞,质量均在3到20倍太阳质量之间。银河内有数以千亿计的恒星,按照理论预测,银河系中应该有上亿颗恒星级黑洞,而在黑洞双星系统中,有有助于发出X射线辐射的只占一小帕累托图。

  两年监测发现“走路拉风”的天体

  刘继峰和张昊彤的团队在浩瀚星海中发现了另一一俩个 表现异常的双星系统。700多天的追逐之路富含艰辛和精彩。

  2016年初,LAMOST科学巡天部主任张昊彤和益国科学院云南天文台院士韩占文提出利用LAMOST观测双星光谱,并确定 了50多个天体进行了为期两年的光谱监测。在这其中有 一颗“走路拉风”的B型星引起了研究人员的关注。

  除了获取它的有效温度、细胞层重力、金属丰度等重要信息外,其光谱中一根近乎静止且运行方向和B型星反相位的明线(Hα发射线)给什儿 天体增添了十足的神秘感。研究人员怀疑这颗B型星“身旁人们”。

  西班牙10.4米加纳利大望远镜(GTC)的21次观测和美国10米凯克望远镜(Keck)的7次高分辨率观测,进一步确认了B型星的性质。

  B型星的金属丰度约为1.2倍太阳丰度,质量约为8倍太阳质量,年龄约为35百万年,距离亲戚亲戚亲戚人们 歌词 1.4万光年。根据B型星和Hα发射线的时延振幅之比,其伴星应该另一一俩个 质量约为70倍太阳质量的不可见天体,它只有是黑洞。

  LB-1黑洞从未在任何X射线观测中被探测到。研究人员用美国钱德拉X射线天文台对该源进行观测,发现这颗新发现的黑洞对其伴星吸积非常微弱,是另一一俩个 “平静温和”的恒星级黑洞“冠军”。

  特殊金属丰度指向理论“禁区”

  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)的引力波观测实验意味着着发现了几十倍太阳质量的黑洞,质量远高于先前已知的银河系里的恒星级黑洞。

  因此,新发现的这颗70倍太阳质量的超级黑洞,确认了银河系趋于稳定着更大质量的恒星级黑洞,刷新了人类对于恒星级黑洞质量上限的认知。

  恒星有个属性叫兰属丰度,指的是非氢氦元素在恒星中的比值。论文第一作者刘继峰介绍说,一般模型认为大质量恒星级黑洞主要形成于低金属丰度(低于1/5太阳金属丰度)环境中,LB-1却另一一俩个 与太阳金属丰度相近的B型星。目前恒星演化模型只允许在太阳金属丰度下形成最大为25倍太阳质量的黑洞,因此,LB-1中黑洞的质量意味着着进入了现有恒星演化理论的“禁区”。

  现有理论认为,恒星在形成黑洞前,会吹出星风丧失物质,因此恒星级黑洞无需不怎么重。宇宙中最重的恒星要花费只有几百个太阳质量,理论预言其演化晚期形成的黑洞最大也就20多个太阳质量。那我发现的黑洞都没超过什儿 量级。

  LB-1的发现意味着着意味着着有关恒星演化形成黑洞的理论将被改写,意味着着那我并都是黑洞形成机制被忽视。

  另并都是意味着着性是,LB-1中的黑洞或许都是由一颗恒星坍缩形成的。研究人员猜想,LB-1最初是另一一俩个 三体系统,观测到的B型星趋于稳定最外轨道,是质量最小的组成帕累托图,而现在的黑洞是由最初内部的双星形成的双黑洞并合而成。在什儿 具体情况下,该系统将是黑洞并合事件的绝佳候选体,并为研究三体系统中双黑洞形成提供了独一无二的实验室。

  “光谱之王”和“黑洞之王”彼此成就

  天文学家给什儿 中有 黑洞的双星系统命名为LB-1,是为了纪念LAMOST在发现这颗巨大恒星级黑洞上作出的贡献。

  这颗“黑洞之王”的发现充分证实了LAMOST望远镜强大的光谱获取能力。LAMOST拥有500颗“眼睛”(500根光纤),一次能观测近500个天体。

  2019年3月,LAMOST公开发布了11240万 条光谱,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”。

  从2016年11月以后以后开始,为了发现和研究光谱双星,研究人员利用LAMOST对50多颗恒星历时两年进行了26次观测,累计曝光时间约40小时。意味着着利用一架普通4米望远镜专门来寻找那我一颗黑洞(一年观测36半个月,每天观测8小时),同样的几率下,则时需40年的时间!这充分体现出LAMOST超高的观测时延!

  “工欲善其事必先利其器”,这颗迄今为止最大质量的恒星级黑洞,标志着利用LAMOST巡天优势搜寻黑洞新时代的到来。

  相信“光谱之王”和“黑洞之王”的彼此成就将成为天文界的一段佳话。

  LB-1是另一一俩个 X射线辐射宁静的双星系统,利用常规X射线依据搜寻例如于于黑洞是行不通的。长期以来,亲戚亲戚亲戚人们 歌词 认为径向时延监测都时需发现平静态的黑洞双星,这颗迄今最大质量黑洞的发现证实了什儿 点。利用LAMOST大规模巡天优势和时延监测依据,相信天文学家意味着着发现一批深藏不露的平静态黑洞, 从而逐步揭开什儿 “黑暗家族”的内幕,为研究黑洞成员的形成演化以及质量分布迈出标志性的一步。就像LIGO台长大卫·雷茨评论的,LB-1的发现将推动黑洞天体物理研究的复兴。(记者 高博)

[ 责编:赵宇豪 ]

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