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质量超理论上限的它 揭示黑洞另一种存在方式

2019-12-19

质量超理论上限的它 提醒黑洞另一种存在方法

近来,世界顶尖科学期刊《天然》在线发布了一项严重发现,中国科学院国家地理台刘继峰、张昊彤的研讨团队发现了迄今为止最大质量的恒星级黑洞,并供给了一种使用郭守敬望远镜的巡天优势寻觅黑洞的新方法。

这颗70倍太阳质量的超大恒星级黑洞远超理论预言上限,推翻了人们对恒星级黑洞构成的认知,必然推进恒星演化和黑洞构成理论的改造。

曩昔只能找到“暴力”的黑洞

霍金在其最终的作品《十问》中写道,“黑洞比科幻作家幻想的任何东西都更美妙”。黑洞自身不发光,密度十分大,相当于把10倍太阳质量的恒星压缩到北京六环巨细的球体中,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。黑洞是世界的“吸光器”。

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逝世构成的。一颗恒星走到生命止境,假如剩余的质量大于3倍太阳质量,既不能构成白矮星,也不能成为中子星,就没有任何力气可以阻挠终极引力让其塌缩成黑洞。

龙潜深渊,躲藏喽啰。黑洞自身不发光,地理学家很难在苍茫世界中看到它。

怎么办黑洞身边的小伙伴们实在是太高调,周边吸积盘或许伴星都体现出反常的“气场”。假如黑洞与一颗正常恒星组成一个密近双星体系,黑洞就会显露狰狞的喽啰,直接把恒星伴星上的气体物质吸过来,构成吸积盘,宣布“亮堂”的X射线。这些X射线好像这些物质被黑洞吞噬前的“回光返照”,便是这一“照”成为地理学家曩昔这些年寻觅黑洞踪影的头绪。

迄今为止,银河系中简直一切已知的恒星级黑洞都是经过黑洞吸积伴星气体所宣布的X射线来辨认的。曩昔的50年里,人们用该种方法发现了约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,依照理论猜测,银河系中应该有上亿颗恒星级黑洞,而在黑洞双星体系中,可以宣布X射线辐射的只占一小部分。

两年监测发现“走路拉风”的天体

刘继峰和张昊彤的团队在众多星海中发现了一个体现反常的双星体系。700多天的追逐之路浸透艰苦和精彩。

2016年头,LAMOST科学巡天部主任张昊彤和中国科学院云南地理台院士韩占文提出使用LAMOST观测双星光谱,并挑选了3000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型星引起了研讨人员的重视。

除了获取它的有用温度、外表重力、金属丰度等重要信息外,其光谱中一条近乎停止且运转方向和B型星反相位的明线给这个天体增添了十足的神秘感。研讨人员置疑这颗B型星“背面有人”。

西班牙10.4米加纳利大望远镜的21次观测和美国10米凯克望远镜的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,年纪约为35百万年,间隔咱们1.4万光年。依据B型星和Hα发射线的速度振幅之比,其伴星应该一个质量约为70倍太阳质量的不行见天体,它只能是黑洞。

LB-1黑洞从未在任何X射线观测中被探测到。研讨人员用美国钱德拉X射线地理台对该源进行观测,发现这颗新发现的黑洞对其伴星吸积十分弱小,是一个“安静温文”的恒星级黑洞“冠军”。

特别金属丰度指向理论“禁区”

从2015年起,美国激光干与引力波地理台及欧洲室女座引力波地理台的引力波观测试验现已发现了几十倍太阳质量的黑洞,质量远高于从前已知的银河系里的恒星级黑洞。

可是,新发现的这颗70倍太阳质量的超级黑洞,确认了银河系存在着更大质量的恒星级黑洞,改写了人类关于恒星级黑洞质量上限的认知。

恒星有个特点叫金属丰度,指的是非氢氦元素在恒星中的比值。论文榜首作者刘继峰介绍说,一般模型以为大质量恒星级黑洞首要构成于低金属丰度环境中,LB-1却有一个与太阳金属丰度附近的B型星。现在恒星演化模型只允许在太阳金属丰度下构成最大为25倍太阳质量的黑洞,因而,LB-1中黑洞的质量现已进入了现有恒星演化理论的“禁区”。

现有理论以为,恒星在构成黑洞前,会吹出星风损失物质,因而恒星级黑洞不会特别重。世界中最重的恒星大约只要几百个太阳质量,理论预言其演化晚期构成的黑洞最大也就20多个太阳质量。之前发现的黑洞都没超越这个量级。

LB-1的发现或许意味着有关恒星演化构成黑洞的理论将被改写,或许曾经某种黑洞构成机制被忽视。

另一种或许性是,LB-1中的黑洞或许不是由一颗恒星坍缩构成的。研讨人员猜测,LB-1开端是一个三体体系,观测到的B型星坐落最外轨迹,是质量最小的组成部分,而现在的黑洞是由开端内部的双星构成的双黑洞并合而成。在这种景象下,该体系将是黑洞并合事情的绝佳候选体,并为研讨三体体系中双黑洞构成供给了绝无仅有的试验室。

“光谱之王”和“黑洞之王”互相成果

地理学家给这个包括黑洞的双星体系命名为LB-1,是为了留念LAMOST在发现这颗巨大恒星级黑洞上作出的奉献。

这颗“黑洞之王”的发现充沛证明了LAMOST望远镜强壮的光谱获取才能。LAMOST具有4000颗“眼睛”,一次能观测近4000个天体。

2019年3月,LAMOST揭露发布了1125万条光谱,成为全球首个打破千万的光谱巡天项目,被地理学家称为全世界光谱获取率最高的“光谱之王”。

从2016年11月开端,为了发现和研讨光谱双星,研讨人员使用LAMOST对3000多颗恒星历时两年进行了26次观测,累计曝光时刻约40小时。假如使用一架一般4米望远镜专门来寻觅这样一颗黑洞,相同的几率下,则需求40年的时刻!这充沛体现出LAMOST超高的观测功率!

“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,标志着使用LAMOST巡天优势搜索黑洞新时代的到来。

信任“光谱之王”和“黑洞之王”的互相成果将成为地理界的一段美谈。

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