大爪草属

星海茫茫,捕获“乌洞之王”

 

LB—1艺术设想图。喻京川画(社发)

中心浏览

恒星级黑洞由年夜质量恒星灭亡构成,根据实践推算,上亿个恒星量级的黑洞“潜止”于茫茫星海中,念要找到它们却其实不轻易。

我国天文学家利用郭守敬望远镜,通过一下子、大规模的监测,发现迄今为止最大质量的恒星级黑洞,约为70倍太阳质量。这一发现,无望推进恒星演化和黑洞形成理论的改革,也开辟了利用郭守敬望远镜巡天优势搜寻黑洞的新门路。

克日,外洋期刊《天然》在线发布了中国天文学家主导的一项重大结果:中国科学院国家天文台刘继峰、张昊彤研究员发导的研究团队利用郭守敬望远镜(LAMOST)发现了一颗迄古为行最大质量的恒星级黑洞。这是继本年4月,黑洞初次展露“实颜”后,又一相干严重发现。

这颗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,推翻了人们对恒星级黑洞形成的认知,可谓“黑洞之王”,有望推动恒星演化和黑洞形成理论的革新。

上亿黑洞“深躲不露”,寻找它们是易点

1915年爱因斯坦提出狭义绝对论,德国物理学家卡我·史瓦西推导出了爱因斯坦场方程式的一个粗确解,预行了黑洞的存在,自这人类便不结束过对它的想象和探索。

奥秘的黑洞是怎么造成的?像宇宙万物一样,恒星也会朽迈灭亡。一些大质量恒星在核散变反映燃料耗尽时,内核会慢剧坍缩,当其质量大于约3倍太阳质量时,便会坍缩为一个偶点,成为黑洞。因为其稀度极高、引力超强,即使是光也无奈从它身旁遁离。

按照其质量分歧,天文学家将黑洞大抵分为三类:恒星级黑洞(100倍太阳质量以下)、中等质量黑洞(100倍—10万倍太阳质量)和超大质量黑洞(10万倍太阳质量以上)。

刘继峰说:“恒星级黑洞是由大质量恒星逝世亡形成的,在宇宙中普遍存在。根据理论推算,银河系中应当存在着上亿个恒星量级的黑洞。”

但是,想要在茫茫宇宙中寻觅到它们却并不容易。果为黑洞本身不发射和反射电磁波,仪器和肉眼都无法间接观测到它。

该怎样办?天文学家们测验考试寻找各类直接证据,经由探索研究,发现了一个景象:黑洞会“吃货色”。它在濒临一颗恒星构成双星系统时,会以壮大的“胃口”曲接把对圆的气体物资吸过去,形成吸积盘,并发射出晶莹的X射线光。通过探测这些X射线光,可以断定并选出黑洞候选体,再通过进一步监测陪星的活动,可以测量黑洞的质量并最末确认其存在。

刘继峰介绍说,从前的50年里,天文教家经由过程这类方式发现了约20颗黑洞,质量均在3到20倍太阳质量之间。

然而,依照理论猜测,银河系中答该有上亿颗恒星级黑洞,而在黑洞双星系统中,可以收回X射线的只占一小局部。那末,“沉默”的大少数该若何被寻找到呢?因而,找到新方法,往发现数目宏大且出有X射线辐射的黑洞,成了天文坛最近几年来研究的热门和难点。

超大质量黑洞,超出模型理论下限

2016年春,国度地理台引导的研究团队利用郭守敬视远镜开展双星课题研究,用时两年监测了开普勒一个天区(K2—0)内的3000多颗恒星。

在监测过程当中,有一颗“行路推风”的B型星惹起了研究人员的存眷:这颗8倍太阳质量的蓝色恒星,始终在环绕一个“看不见的天体”做着周期性运动。

团队成员、中国迷信院大学研究死郑传杰说:“它的光谱照顾了十分丰盛的信息,除能够获取它的有用温量、名义重力、金属歉度等主要信息外,光谱中另有一条近乎运动且运转偏向和B型星反相位的发射线,这面很不平常。”

经由过程各类迹象,研究职员揣测,谁人被B型星缭绕的“看没有见的天体”极有多是一个黑洞。

“根据多个千里镜的屡次观察,咱们进一步确认了B型星的性子。依据光谱疑息,盘算出B型星的金属品貌约为1.2倍太阳品貌,质度约为8倍太阳质量,年纪约为35百万年,间隔我们1.4万光年。”郑传杰道:“接着,根据B型星跟其光谱中那条‘特别’收射线的速率振幅之比,计算出应单星体系中存正在一个品质约为70倍太阳度量的弗成睹天体。质量如斯之年夜的,只能是乌洞。”

据刘继峰回想,最后获得结果时,贪图人皆不敢信任。由于,今朝恒星演化本相只容许在太阳金属丰度下形成最大为25倍太阳质量的黑洞,这颗新发现的黑洞质量曾经超越了理论范畴。

《做作》纯志的审稿人对此也无比谨严,提出良多题目。研究团队重复计算确认,“终极成果稳定。这可能象征着相关恒星演变形成黑洞的理论将被改写,或许之前某种黑洞形成机造被疏忽。”刘继峰说。

并且,取其余已知的恒星级黑洞分歧,这颗黑洞之前从未在职何X射线中被探测到过,它对其伴星吸积异常幽微,属于之前所说的“缄默”的大多半。刘继峰说:“这个重大发现借开拓了一条利用郭守敬望远镜的巡天优势寻找黑洞的新办法。”

巡天监测,将来将刻画黑洞群像图

值得一提的是,两年半的监测时间里,郭守敬望远镜共为那项研究做了26次不雅测,积累暴光时间约40个小时。“假如利用一架一般4米心径望远镜来寻觅如许一颗黑洞,异样的概率下,则须要40年的时光。”刘继峰如许比方。

为了留念郭守敬望远镜在发现这颗恒星级黑洞上做出的奉献,天文学家给这个包括黑洞的双星系统定名为LB—1。

LB—1的发现充足证明了郭守敬望远镜强盛的光谱获得才能。郭守敬望远镜领有4000根光纤,比如少了4000只眼睛,一次可能不雅测近4000个天体。2019年3月,郭守敬望远镜公然宣布了1125万条光谱,成为寰球尾个冲破万万的光谱巡天名目,被天文学家毁为全球光谱获与率最下的“光谱之王”。

郭守敬望远镜的一个个科学发现,让天文学家得以从新审阅银河系:

利用郭守敬望远镜数据,发现人类寓居的故里天河系比之前意识的大了一倍,还准确称量出星河系的体重约为太阳质量的9000亿倍;河汉系晕的面孔被改写,天文学家们发现银晕是个内扁外圆的“瘦子”;另外,还发现了万余颗贫金属星,占有了目宿世界上最大、合适现有大望远镜跟踪观测的宇宙化石样板;获取了上百万颗恒星的春秋,为银河系演化研究供给了基本数据……

此次这颗恒星级黑洞,是郭守敬望远镜发现的第一颗黑洞,它的呈现将标记着利用郭守敬望远镜巡天劣势搜寻黑洞新时期的到来。

据刘继峰先容,接上去,研讨团队打算发展一个名为“黑洞猎脚”的规划,应用郭守敬看近镜巡天上风批量发明黑洞并测量黑洞质量,“估计在已去5年内发现并丈量出远百个黑洞,并描写出一幅黑洞群像绘。”刘继峰说。

在搜索黑洞的同时,郭守敬望远镜也将持续搜查地外文化,经过探测系内行星宿主恒星及其性质,加速系外行星的搜觅及对付天中性命的摸索等。(国民日报记者 吴月辉)

起源:《 人平易近日报 》( 2019年12月03日   12 版)

Leave a Reply