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LB-1 中國天文學家依托郭守敬望遠鏡在雙星系統中發現迄今最大恒星級黑洞

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LB-1 中國天文學家依托郭守敬望遠鏡在雙星系統中發現迄今最大恒星級黑洞


中國天文學家依托郭守敬望遠鏡（LAMOST）在雙星系統（LB-1）中發現迄今最大恒星級黑洞（藝術想象圖 喻京川 繪）

LB-1 中國天文學家依托郭守敬望遠鏡在雙星系統中發現迄今最大恒星級黑洞


雙星系統LB-1和引力波并合事件、X射線方法發現的黑洞的質量分布 。
（）據武漢大學（通訊員 張一飛）：還記得今年4月人類史上首張面世的黑洞照片嗎？這一由200多名科研人員歷時10余年、從四大洲8個觀測點“捕獲”的視覺證據，首次將這個只存在于理論中的天體呈現在人們面前，引發了全世界對黑洞的廣泛關注 。
天文學家根據黑洞質量的不同，將黑洞大致分為恒星級黑洞、中等質量黑洞和超大質量黑洞 。理論預言，銀河系中有上億顆恒星級黑洞 。但是迄今為止，天文學家在銀河系中僅發現約20顆恒星級黑洞，而且都是通過黑洞吸積伴星氣體所發出的X射線來識別的，質量均小于20個太陽質量 。因此 ， 發展新的方法來發現數量巨大、且無X射線輻射的黑洞，是擺在科學家面前的一個亟待解決的難題 。
武漢大學物理科學與技術學院教授王偉的研究團隊，與中國科學院國家天文臺教授、武漢大學珞珈講座教授劉繼峰的研究團隊等國內外天文學家 ， 日前在合作研究中有一項重大發現：他們依托我國自主研制的國家重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡（LAMOST），發現了一顆迄今為止質量最大的恒星級黑洞，并提供了一種利用LAMOST巡天優勢尋找黑洞的新方法 。
這顆70倍太陽質量的黑洞遠超理論預言的質量上限，顛覆了人們對恒星級黑洞形成的認知，勢必推動恒星演化和黑洞形成理論的革新 。
北京時間11月28日凌晨，國際頂尖科學期刊《自然》發布了他們的合作成果 。論文題為“A wide star-black-hole binary system from radial-velocity measurements”（《徑向速度測量發現寬軌道黑洞雙星系統》） 。劉繼峰是第一作者和通訊作者，署名單位是國家天文臺和武漢大學-國家天文臺聯合天文中心；王偉是合作作者，署名單位是武漢大學物理科學與技術學院和武漢大學-國家天文臺聯合天文中心 。
LAMOST是我國自主研制、全世界光譜獲取率最高的光譜望遠鏡，2019年成為全球首個獲取光譜數突破千萬的光譜巡天項目，在這次科學發現中發揮了巨大作用 。2016年秋季開始，以國家天文臺為首的研究團隊利用LAMOST開展雙星課題研究，對一個小天區內3000多顆恒星進行了歷時兩年半的長期監測 。在兩年半的時間內，LAMOST共為這項研究做了26次觀測，累積曝光時間約40個小時 。
研究人員發現，在一個X射線輻射寧靜的雙星系統（LB-1）中 ， 一顆質量是太陽八倍的藍色恒星在繞著一個看不見的天體做周期性運動，其不同尋常的光譜特征表明那個看不見的天體極有可能是一顆黑洞 。研究人員隨即通過西班牙10.4米加納利大望遠鏡和美國10米凱克望遠鏡，進一步確認了LB-1的光譜性質，并計算出黑洞質量是太陽的70倍 。
目前，恒星演化模型只允許在太陽金屬豐度下形成最大為25倍太陽質量的黑洞 。這顆新發現黑洞的質量已經進入了現有恒星演化理論的“禁區” 。
美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）臺長大衛•雷茨評論，“在銀河系內發現70倍太陽質量的黑洞，將迫使天文學家改寫恒星級黑洞的形成模型 。這一非凡的成果 ， 將與過去四年里美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）及歐洲室女座引力波天文臺（Virgo）探測到的雙黑洞并合事件一起，推動黑洞天體物理研究的復興” 。接下來 ， 利用LAMOST極高的觀測效率，天文學家有望再發現一大批深藏不露的“平靜態”黑洞，開創黑洞批量發現的新紀元 。
武漢大學-國家天文臺聯合天文中心是武漢大學與中國科學院國家天文臺聯合成立的一個開放的合作平臺 。中心通過組織學術活動加強雙方的科研合作和學術交流，推動課題的聯合與交叉研究，推進雙方合作參與國家重大和重點項目的研究工作 ， 旨在打造成為國內一流天文學科研平臺 。
論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-019-1766-2
相關報道：中國天文學家發現迄今最大恒星級黑洞
（）據中國青年報客戶端北京11月28日電（中國青年報·中國青年網采訪人員 邱晨輝）：終于，天文學家發現了迄今為止質量最大的恒星級黑洞 。今天，中國科學院國家天文臺在北京發布了這個由該臺劉繼峰、張昊彤研究團隊完成的重大發現 ， 這一依托我國自主研制的國家重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡（LAMOST）發現的黑洞，有70個太陽那么重 ， 遠超理論預言的質量上限，顛覆了人們對恒星級黑洞形成的認知 。
北京時間11月28日凌晨，國際學術期刊《自然》（Nature）在線發表了這一成果的論文 。
黑洞是一種本身不發光的神秘天體，任何物質，包括光也無法從它身邊逃離 。根據質量的不同，黑洞一般分為恒星級黑洞、中等質量黑洞和超大質量黑洞 。這其中，恒星級黑洞是由大質量恒星死亡形成的，是宇宙中廣泛存在的“居民” 。理論預言銀河系中有上億顆恒星級黑洞 ， 但迄今為止，天文學家僅在銀河系發現了約20顆恒星級黑洞——而且都是通過黑洞吸積伴星氣體所發出的X射線來識別的、質量均小于20倍太陽質量的黑洞 。
找到新的方法，發現數量巨大、沒有X射線輻射的黑洞 ， 成了天文學界近年來研究的熱點和難點 。
2016年秋季開始，中科院國家天文臺領導的研究團隊利用LAMOST開展雙星課題研究，歷時兩年監測了一個小天區內3000多顆恒星 。結果發現，在一個X射線輻射寧靜的雙星系統（LB-1）中 ， 一顆8倍太陽質量的藍色恒星，圍繞一個“看不見的天體”做著周期性運動 。不同尋常的光譜特征表明，那個“看不見的天體”極有可能是一顆黑洞 。
研究人員隨即進行了“確認”：他們通過西班牙10.4米口徑加納利大望遠鏡和美國10米口徑凱克望遠鏡，進一步確認了LB-1的光譜性質，計算出該黑洞的質量大約是太陽的70倍 。
值得一提的是，在兩年之久的監測時間里，LAMOST共為這項研究做了26次觀測，累積曝光時間約40個小時 。劉繼峰說 ， 如果利用一架普通四米口徑望遠鏡來尋找這樣一顆黑洞，同樣的幾率下，則需要40年的時間——這充分體現出LAMOST超高的觀測效率 。
從2015年起，美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）通過探測引力波的方法發現了數十倍太陽質量的黑洞；2017年，雷納·韋斯、基普·索恩和巴里·巴里什因在LIGO的建造和引力波探測方面的貢獻被授予諾貝爾物理學獎 。
LIGO臺長大衛·雷茨對如今這一最新成果評論道：“在銀河系內發現70倍太陽質量的黑洞，將迫使天文學家改寫恒星級黑洞的形成模型 。這一非凡的成果，將與過去四年里美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）及歐洲室女座引力波天文臺（Virgo）探測到的雙黑洞并合事件一起 ， 推動黑洞天體物理研究的復興 。”
據劉繼峰研究團隊介紹，目前恒星演化模型只允許在太陽金屬豐度下，形成最大為25倍太陽質量的黑洞 ， 而這顆新發現黑洞的質量，已經進入了現有恒星演化理論的“禁區” 。接下來，利用LAMOST極高的觀測效率，天文學家有望再發現一大批深藏不露的“平靜態”黑洞,開創黑洞批量發現的新紀元 。
相關報道：我國天文學家發現迄今最大的恒星級黑洞
（）據國際在線：依托我國自主研制的國家重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡（LAMOST），中國科學院國家天文臺研究團隊發現了一顆迄今為止質量最大的恒星級黑洞 ， 并提供了一種利用LAMOST巡天優勢尋找黑洞的新方法 。這顆70倍太陽質量的黑洞遠超理論預言的質量上限，顛覆了人們對恒星級黑洞形成的認知，有望推動恒星演化和黑洞形成理論的革新 。這一成果28日在國際權威學術期刊《自然》發表 。
黑洞是一種本身不發光、密度非常大的神秘天體 。它具有超強吸引力，任何物質 ， 包括速度最快的光也無法從它身邊逃離 。根據質量的不同，黑洞一般分為恒星級黑洞、中等質量黑洞和超大質量黑洞 。這其中，恒星級黑洞是由大質量恒星死亡形成的 ， 是宇宙中廣泛存在的“居民” 。理論預言銀河系中有上億顆恒星級黑洞，但迄今為止 ， 天文學家僅在銀河系發現了約20顆恒星級黑洞——而且都是通過黑洞吸積伴星氣體所發出的X射線來識別的，質量均小于20個太陽質量的黑洞 。找到新的方法 ， 發現數量巨大、沒有X射線輻射的黑洞，成了天文學界近年來研究的熱點和難點 。
2016年秋季開始，以國家天文臺為首的研究團隊利用LAMOST開展雙星課題研究，歷時兩年半監測了一個小天區內3000多顆恒星 。結果發現 ， 在一個X射線輻射寧靜的雙星系統（LB-1）中，一顆質量是太陽八倍的藍色恒星，圍繞“一個看不見”的天體做著周期性運動 。不同尋常的光譜特征表明，那個“看不見的天體”極有可能是一顆黑洞 。研究人員隨即進行了“確認”：他們通過西班牙10.4米加納利大望遠鏡和美國10米凱克望遠鏡 ， 進一步確認了LB-1的光譜性質，計算出該黑洞的質量是太陽的70倍 。
目前恒星演化模型只允許在太陽金屬豐度下形成最大為25倍太陽質量的黑洞 。這顆新發現黑洞的質量已經進入了現有恒星演化理論的“禁區” 。美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）臺長大衛·雷茨評論，“在銀河系內發現70倍太陽質量的黑洞，將迫使天文學家改寫恒星級黑洞的形成模型 。這一非凡的成果，將與過去四年里美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）及歐洲室女座引力波天文臺（Virgo）探測到的雙黑洞并合事件一起 ， 推動黑洞天體物理研究的復興” 。
新聞背景：
宇宙吸光器
霍金在其最后的著作《十問》中寫道 ， “事實有時候比小說更奇妙，黑洞最能真實地體現這一點，它比科幻作家想象的任何東西都更奇妙” 。1915年愛因斯坦提出廣義相對論，德國物理學家卡爾·史瓦西推導出了愛因斯坦場方程式的一個精確解 ， 預示了黑洞的存在 。自此人類就沒有停止過對這種神秘天體的想象和探索 。1964年，天鵝座X-1因其強X射線輻射成為第一顆被發現的黑洞侯選體；2015年，首次探測到的引力波為黑洞的存在提供了更為具體的證據；2019年，天文學家歷時10年利用四大洲八個觀測點捕獲了黑洞的視覺證據——首張黑洞“芳容”，讓這個曾經“看不見摸不著”的詭異天體有了一絲親和力 。黑洞到底是什么，為何讓一代代天文學家為之如此著迷？本身不發光，密度非常大，具有超強的吸引力，任何從其身邊經過的物質，就連速度最快的光也無法逃離 ， 這種神奇的天體就是黑洞 。因此可以說，黑洞是名副其實的宇宙真空“吸光器” 。
黑洞本身不發光，天文學家又如何在茫茫宇宙中尋找到它們呢？如果黑洞與一顆正常恒星組成一個密近雙星系統，黑洞就會直接把恒星伴星上的氣體物質吸過來，形成吸積盤，發出明亮的X射線光 。這些X射線光如同這些物質被黑洞吞噬前的“回光返照”，就是這一“照”成為天文學家過去這些年追尋黑洞蹤跡的強有力線索 。
迄今為止，銀河系中所有恒星級黑洞都是通過黑洞吸積伴星氣體所發出的X射線來識別 。過去的五十年里，人們用該種方法發現了約二十顆黑洞，質量均在3到20倍太陽質量之間 。銀河內有數以千億計的恒星，按照理論預測，銀河系中應該有上億顆恒星級黑洞，而在黑洞雙星系統中，能夠發出X射線輻射的只占一小部分 。當黑洞和它的伴星距離較遠時，也會表現出平靜溫和的一面，那對于這些平靜態（不吸積伴星氣體）的黑洞如何來搜尋呢？天文學家在發現這顆最大恒星級黑洞的過程中給出了全新的答案 。
星星在繞“誰”運動？
2016年初，LAMOST科學巡天部主任張昊彤研究員和云南天文臺韓占文院士提出利用LAMOST觀測雙星光譜，開展雙星系統的研究計劃，并選擇了開普勒一個天區中的3000多個天體進行了為期兩年之久的光譜監測 。在這其中，有一顆B型星表現出規律的周期性運動和不同尋常的光譜特征 。這條LAMOST“眼中”的B型星光譜攜帶了非常豐富的信息，除了可以獲取它的有效溫度、表面重力、金屬豐度等重要信息外，光譜中一條近乎靜止且運行方向和B型星反相位的明線給這顆星增添了足夠的神秘感 。
為了進一步驗證這顆特殊B型星背后的真相，研究人員隨即申請了西班牙10.4米加納利大望遠鏡的21次觀測和美國10米凱克望遠鏡的7次高分辨率觀測，進一步確認了B型星的性質 。根據光譜信息，研究人員計算出B型星的金屬豐度約為1.2倍太陽豐度，質量約為8倍太陽質量，年齡約為35百萬年，距離我們1.38萬光年，并計算出該雙星系統中存在一個質量約為70倍太陽質量的不可見天體，它只能是黑洞 。
為了紀念LAMOST在發現這顆巨大恒星級黑洞上作出的貢獻，天文學家給這個包含黑洞的雙星系統命名為LB-1 。與其他已知的恒星級黑洞不同，LB-1從未在任何X射線觀測中被探測到，這顆黑洞和它的伴星相距較遠（1.5倍日地距離） 。研究人員用錢德拉X射線天文臺對該源進行觀測，發現這顆新發現的黑洞對其伴星吸積非常微弱，是一個“平靜溫和”的恒星級黑洞界“冠軍” 。
從2015年起，美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）及歐洲室女座引力波天文臺（Virgo）的引力波觀測實驗已經發現了幾十倍太陽質量的黑洞，質量遠高于先前已知的銀河系里的恒星級黑洞 。而研究人員發現的這顆70倍太陽質量的超級黑洞不僅揭示了銀河系內也存在此類大質量恒星級黑洞，同時刷新了人類對于恒星級黑洞質量范圍的認知 。目前恒星演化模型只允許在太陽金屬豐度下形成最大為25倍太陽質量的黑洞，因此，LB-1中黑洞的質量已經進入了現有恒星演化理論的“禁區” 。
“光譜之王”和“黑洞之王”的彼此成就
這顆 “黑洞之王”的發現充分證實了LAMOST望遠鏡強大的光譜獲取能力 。LAMOST擁有4000顆眼睛（4000根光纖），一次能觀測近4000個天體 。2019年3月，LAMOST公開發布了1125萬條光譜，成為全球首個突破千萬的光譜巡天項目，被天文學家譽為全世界光譜獲取率最高的“光譜之王” 。
從2016年11月開始 ， 為了發現和研究光譜雙星，研究人員利用LAMOST對開普勒一個天區的3000多顆恒星歷時兩年進行了26次觀測，累計曝光時間約40小時 。如果利用一架普通四米望遠鏡專門來尋找這樣一顆黑洞（一年觀測365天，每天觀測8小時），同樣的幾率下，則需要40年的時間，這充分體現出LAMOST超高的觀測效率 。
這顆迄今為止最大質量的恒星級黑洞 ， 也是LAMOST發現的第一顆黑洞，這一成果也為天文學家提供了一種利用LAMOST巡天優勢尋找黑洞的新方法 。
相關報道：我天文學家發現迄今最大恒星級黑洞 70倍太陽質量
（）據人民日報客戶端（吳月輝）：依托我國自主研制的國家重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡（LAMOST），研究團隊發現了一顆迄今為止質量最大的恒星級黑洞，并提供了一種利用LAMOST巡天優勢尋找黑洞的新方法 。這顆70倍太陽質量的黑洞遠超理論預言的質量上限，顛覆了人們對恒星級黑洞形成的認知，有望推動恒星演化和黑洞形成理論的革新 。
北京時間2019年11月28日凌晨，國際科學期刊《自然》發布了中國科學院國家天文臺劉繼峰、張昊彤研究團隊的一項重大發現 。
依托我國自主研制的國家重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡（LAMOST），研究團隊發現了一顆迄今為止質量最大的恒星級黑洞，并提供了一種利用LAMOST巡天優勢尋找黑洞的新方法 。這顆70倍太陽質量的黑洞遠超理論預言的質量上限，顛覆了人們對恒星級黑洞形成的認知，有望推動恒星演化和黑洞形成理論的革新 。
黑洞是一種本身不發光、密度非常大的神秘天體 。它具有超強吸引力 ， 任何物質 ， 包括速度最快的光也無法從它身邊逃離 。根據質量的不同 ， 黑洞一般分為恒星級黑洞、中等質量黑洞和超大質量黑洞 。這其中，恒星級黑洞是由大質量恒星死亡形成的，是宇宙中廣泛存在的“居民” 。理論預言銀河系中有上億顆恒星級黑洞，但迄今為止，天文學家僅在銀河系發現了約20顆恒星級黑洞——而且都是通過黑洞吸積伴星氣體所發出的X射線來識別的，質量均小于20個太陽質量的黑洞 。
找到新的方法，發現數量巨大、沒有X射線輻射的黑洞，成了天文學界近年來研究的熱點和難點 。
2016年秋季開始，以國家天文臺為首的研究團隊利用LAMOST開展雙星課題研究 ， 歷時兩年半監測了一個小天區內3000多顆恒星 。結果發現，在一個X射線輻射寧靜的雙星系統（LB-1）中，一顆質量是太陽八倍的藍色恒星，圍繞“一個看不見”的天體做著周期性運動 。不同尋常的光譜特征表明，那個“看不見的天體”極有可能是一顆黑洞 。研究人員隨即進行了“確認”：他們通過西班牙10.4米加納利大望遠鏡和美國10米凱克望遠鏡，進一步確認了LB-1的光譜性質 ， 計算出該黑洞的質量是太陽的70倍 。值得一提的是，在兩年半的監測時間里 ， LAMOST共為這項研究做了26次觀測 ， 累積曝光時間約40個小時 。劉繼峰表示，如果利用一架普通四米望遠鏡來尋找這樣一顆黑洞，同樣的幾率下，則需要40年的時間——這充分體現出郭守敬望遠鏡超高的觀測效率 。
目前恒星演化模型只允許在太陽金屬豐度下形成最大為25倍太陽質量的黑洞 。這顆新發現黑洞的質量已經進入了現有恒星演化理論的“禁區” 。美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）臺長大衛·雷茨評論，“在銀河系內發現70倍太陽質量的黑洞，將迫使天文學家改寫恒星級黑洞的形成模型 。這一非凡的成果，將與過去四年里美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）及歐洲室女座引力波天文臺（Virgo）探測到的雙黑洞并合事件一起，推動黑洞天體物理研究的復興” 。接下來利用LAMOST極高的觀測效率，天文學家有望再發現一大批深藏不露的“平靜態”黑洞,開創黑洞批量發現的新紀元 。
這項工作是基于LAMOST（中國興?。?、加纳利大望远緭西班烟m幽衫旱海⒖送毒擔攔耐模┖頹呂璛射線天文臺（美國）的觀測數據完成的 。本研究共包括55位作者，來自中國、美國、西班牙、澳大利亞、意大利、波蘭和荷蘭7個國家29家單位 。
相關報道：我國望遠鏡發現恒星級黑洞：名副其實宇宙“吸光器”
（）據新浪科技：北京時間2019年11月28日消息，今日，國際頂尖科學期刊《自然》在線發布了我國天文學家主導的一項重大發現 。中國科學院國家天文臺劉繼峰、張昊彤研究員領導的研究團隊發現了一顆迄今為止最大質量的恒星級黑洞，并提供了一種利用我國重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡（LAMOST）的巡天優勢尋找黑洞的新方法 ， 這顆70倍太陽質量的超大恒星級黑洞遠超理論預言的質量上限，顛覆了人們對恒星級黑洞形成的認知，勢必推動恒星演化和黑洞形成理論的革新 。
宇宙吸光器
霍金在其最后的著作《十問》中寫道，“事實有時候比小說更奇妙，黑洞最能真實地體現這一點，它比科幻作家想象的任何東西都更奇妙” 。1915年愛因斯坦提出廣義相對論，德國物理學家卡爾·史瓦西推導出了愛因斯坦場方程式的一個精確解，預示了黑洞的存在 。自此人類就沒有停止過對這種神秘天體的想象和探索 。1965年 ， 天鵝座X-1因其強X射線輻射成為第一顆被發現的黑洞侯選體；2015年，首次探測到的引力波為黑洞的存在提供了更為具體的證據；2019年，天文學家歷時10年利用四大洲八個觀測點捕獲了黑洞的視覺證據——首張黑洞“芳容”，讓這個曾經“看不見摸不著”的詭異天體有了一絲親和力 。黑洞到底是什么，為何讓一代代天文學家為之如此著迷？本身不發光 ， 密度非常大（把10倍于太陽質量的恒星壓縮到直徑為北京六環大小的球體中，這樣的密度就相當于黑洞的密度），具有超強的吸引力，任何從其身邊經過的物質 ， 就連速度最快的光也無法逃離，這種神奇的天體就是黑洞 。因此可以說，黑洞是名副其實的宇宙真空“吸光器” 。
天文學家根據黑洞質量的不同，將黑洞大致分為恒星級黑洞（100倍太陽質量以下）、中等質量黑洞（100-10萬倍太陽質量）和超大質量黑洞（10萬倍太陽質量以上） 。恒星級黑洞是由大質量恒星死亡形成的，是宇宙中廣泛存在的 “居民” 。一顆恒星演化到最后如果剩下的質量太多（大于3倍太陽質量），多到既不能形成白矮星 ， 也不能成為中子星，一旦進入死亡階段，就沒有任何力量可以阻止這顆恒星在終極引力的作用下持續塌縮，最終形成致密的黑洞 。球狀星團和矮星系中心或許有中等質量的黑洞 ， 而在星系的中心存在著超大質量黑洞 ， 比如銀河系中心就有一個約400萬倍太陽質量的超大質量黑洞 。
黑洞神秘而又有趣，若龍潛深淵，隱藏爪牙 ， 潛行于宇宙星海中 。黑洞本身不發光，天文學家又如何在茫茫宇宙中尋找到它們呢？奈何它們身邊的小伙伴們實在是太高調，周邊吸積盤或者伴星都表現出異樣的“氣場” 。如果黑洞與一顆正常恒星組成一個密近雙星系統 ， 黑洞就會露出猙獰的爪牙，以強大的“胃口”直接把恒星伴星上的氣體物質吸過來 ， 形成吸積盤，發出明亮的X射線光（圖一） 。這些X射線光如同這些物質被黑洞吞噬前的“回光返照”，就是這一“照”成為天文學家過去這些年追尋黑洞蹤跡的強有力線索 。
迄今為止，銀河系中幾乎所有的恒星級黑洞都是通過黑洞吸積伴星氣體所發出的X射線來識別的 。過去的五十年里，人們用該種方法發現了約二十顆黑洞，質量均在3到20倍太陽質量之間 。銀河內有數以千億計的恒星，按照理論預測，銀河系中應該有上億顆恒星級黑洞 ， 而在黑洞雙星系統中，能夠發出X射線輻射的只占一小部分 。當黑洞和它的伴星距離較遠時，我們的“大胃王”也會表現出平靜溫和的一面，那對于這些平靜態（不吸積伴星氣體）的黑洞如何來搜尋呢？天文學家在發現這顆最大恒星級黑洞的過程中給出了全新的答案 。
星星在繞“誰”運動？
國家天文臺劉繼峰研究員和張昊彤研究員領導的研究團隊在浩瀚星海中發現了一個表現異常的雙星系統，這其中會不會包含一顆深藏不露的黑洞呢？700多天的追逐之路飽含了艱辛和精彩 。
2016年初 ， LAMOST科學巡天部主任張昊彤研究員和云南天文臺韓占文院士提出利用LAMOST觀測雙星光譜，開展雙星系統的研究計劃，并選擇了開普勒一個天區（K2-0）中的3000多個天體進行了為期兩年的光譜監測 。在這其中有一顆“走路拉風”的B型星引起了研究人員的關注 ， 這顆星表現出規律地周期性運動和不同尋常的光譜特征 。這條LAMOST“眼中”的B型星光譜攜帶了非常豐富的信息，除了可以獲取它的有效溫度、表面重力、金屬豐度等重要信息外，光譜中一條近乎靜止且運行方向和B型星反相位的明線（Hα發射線）給這顆星增添了足夠的神秘感 。研究人員懷疑這顆B型星背后一定有故事，它到底在繞著看不見的“誰”運動？莫非真的是黑洞?。。√煳難Ъ以謐分鷯鈧嬲嫦嗟牡纜飛洗永炊疾換崆嵋追毆魏我恢摯贍?。
為了進一步驗證這顆特殊B型星背后的真相，研究人員隨即申請了西班牙10.4米加納利大望遠鏡（GTC）的21次觀測和美國10米凱克望遠鏡（Keck）的7次高分辨率觀測，進一步確認了B型星的性質 。
根據光譜信息，研究人員計算出B型星的金屬豐度約為1.2倍太陽豐度 ， 質量約為8倍太陽質量，年齡約為35百萬年，距離我們1.4萬光年 。根據B型星和Hα發射線的速度振幅之比 ， 研究人員計算出該雙星系統中存在一個質量約為70倍太陽質量的不可見天體，它只能是黑洞 。B型星背后的“大BOSS”就這樣被天文學家挖了出來，這樣的結果無疑是讓人們興奮和驚喜的 ， 然而機遇永遠都是留給有準備的人，沒有兩年前茫茫星海的“撒網”，也便沒有今天這個“主角”的出現 。
為了紀念LAMOST在發現這顆巨大恒星級黑洞上做出的貢獻，天文學家給這個包含黑洞的雙星系統命名為LB-1（圖三） 。與其他已知的恒星級黑洞不同，LB-1從未在任何X射線觀測中被探測到，這顆黑洞和它的伴星相距較遠（1.5倍日地距離） 。研究人員用美國錢德拉X射線天文臺對該源進行觀測，發現這顆新發現的黑洞對其伴星吸積非常微弱，是一個“平靜溫和”的恒星級黑洞 “冠軍” 。
黑洞“冠軍”的前世今生
從2015年起，美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）及歐洲室女座引力波天文臺（Virgo）的引力波觀測實驗已經發現了幾十倍太陽質量的黑洞 ， 質量遠高于先前已知的銀河系里的恒星級黑洞 。而研究人員發現的這顆70倍太陽質量的超級黑洞不僅揭示了銀河系內也存在此類大質量恒星級黑洞，同時刷新了人類對于恒星級黑洞質量上限的認知（圖四） 。
該論文第一作者劉繼峰研究員介紹說，一般模型認為大質量恒星級黑洞主要形成于低金屬豐度（低于1/5太陽金屬豐度）環境中，LB-1卻有一個與太陽金屬豐度相近的B型星 。目前恒星演化模型只允許在太陽金屬豐度下形成最大為25倍太陽質量的黑洞 ， 因此，LB-1中黑洞的質量已經進入了現有恒星演化理論的“禁區” 。這可能意味著有關恒星演化形成黑洞的理論將被迫改寫，或者以前某種黑洞形成機制被忽視 。LIGO臺長大衛 。雷茨評論說，“在銀河系內發現70倍太陽質量的黑洞，將迫使天文學家改寫恒星級質量黑洞的形成模型 。這一非凡的成果，將與過去四年里LIGO及Virgo探測到的雙黑洞并合事件一起，推動黑洞天體物理研究的復興” 。
另一種可能性，LB-1中的黑洞或許不是由一顆恒星坍縮形成的 。研究人員猜想，LB-1最初是一個三體系統，觀測到的B型星位于最外軌道 ， 是質量最小的組成部分，而現在的黑洞是由最初內部的雙星形成的雙黑洞并合而成 。在這種情形下 ， 該系統將是黑洞并合事件的絕佳候選體，并為研究三體系統中雙黑洞形成提供了獨一無二的實驗室 。
“光譜之王”和“黑洞之王”的彼此成就
這顆 “黑洞之王”的發現充分證實了LAMOST望遠鏡強大的光譜獲取能力 。LAMOST擁有4000顆眼睛（4000根光纖） ， 一次能觀測近4000個天體 。2019年3月，LAMOST公開發布了1125萬條光譜，成為全球首個突破千萬的光譜巡天項目，被天文學家譽為全世界光譜獲取率最高的“光譜之王”（圖五） 。從2016年11月開始，為了發現和研究光譜雙星 ， 研究人員利用LAMOST對開普勒一個天區的3000多顆恒星歷時兩年進行了26次觀測，累計曝光時間約40小時 。如果利用一架普通四米望遠鏡專門來尋找這樣一顆黑洞（一年觀測365天，每天觀測8小時），同樣的幾率下，則需要40年的時間！這充分體現出LAMOST超高的觀測效率！
“工欲善其事必先利其器”，LAMOST這臺“天文利器”助力天文學家發現了今天的主角“黑洞之王”，而“黑洞之王”的現身也為“光譜之王”——LAMOST增添了更多精彩 。這顆迄今為止最大質量的恒星級黑洞，也是LAMOST發現的第一顆黑洞，它的出現將標志著利用LAMOST巡天優勢搜尋黑洞新時代的到來 。相信“光譜之王”和“黑洞之王”的彼此成就將成為天文界津津樂道的一段佳話 。
LB-1是一個X射線輻射寧靜的雙星系統 ， 利用常規X射線方法搜尋這類黑洞是行不通的 。長期以來，人們認為徑向速度監測可以發現平靜態的黑洞雙星 ， 這顆迄今最大質量黑洞的發現證實了這一點 。利用LAMOST大規模巡天優勢和速度監測方法，相信天文學家將會發現一批深藏不露的平靜態黑洞 ，  從而逐步揭開這個黑暗“家族”的內幕 ， 為研究黑洞成員的形成演化以及質量分布邁出標志性的一步 。
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（）據新京報（張璐）：11月28日，采訪人員從中科院國家天文臺獲悉，中國天文學家依托我國自主研制的國家重大科技基礎設施郭守敬望遠鏡（LAMOST），發現了一顆迄今為止質量最大的恒星級黑洞，并提供了一種利用LAMOST巡天優勢尋找黑洞的新方法 。
北京時間2019年11月28日凌晨，國際科學期刊《自然》發布了中國科學院國家天文臺劉繼峰、張昊彤研究團隊的這項重大發現 。這顆70倍太陽質量的黑洞遠超理論預言的質量上限，顛覆了人們對恒星級黑洞形成的認知，有望推動恒星演化和黑洞形成理論的革新 。
首次發現70倍太陽質量恒星級黑洞
黑洞是一種本身不發光的神秘天體 。任何物質，包括光也無法從它身邊逃離 。根據質量的不同，黑洞一般分為恒星級黑洞、中等質量黑洞和超大質量黑洞 。這其中，恒星級黑洞是由大質量恒星死亡形成的，是宇宙中廣泛存在的“居民” 。
理論預言銀河系中有上億顆恒星級黑洞，但迄今為止，天文學家僅在銀河系發現了約20顆恒星級黑洞——而且都是通過黑洞吸積伴星氣體所發出的X射線來識別的、質量均小于20倍太陽質量的黑洞 。
找到新的方法，發現數量巨大、沒有X射線輻射的黑洞 ， 成了天文學界近年來研究的熱點和難點 。
2016年秋季開始，國家天文臺領導的研究團隊利用LAMOST開展雙星課題研究，歷時兩年監測了一個小天區內3000多顆恒星 。結果發現，在一個X射線輻射寧靜的雙星系統（LB-1）中，一顆8倍太陽質量的藍色恒星，圍繞一個“看不見的天體”做著周期性運動 。不同尋常的光譜特征表明，那個“看不見的天體”極有可能是一顆黑洞 。
研究人員隨即進行了“確認”：他們通過西班牙10.4米口徑加納利大望遠鏡和美國10米口徑凱克望遠鏡，進一步確認了LB-1的光譜性質，計算出該黑洞的質量大約是太陽的70倍 。
值得一提的是 ， 在兩年之久的監測時間里，LAMOST共為這項研究做了26次觀測 ， 累積曝光時間約40個小時 。劉繼峰表示，如果利用一架普通四米口徑望遠鏡來尋找這樣一顆黑洞 ， 同樣的幾率下，則需要40年的時間——這充分體現出LAMOST超高的觀測效率 。
有望開創批量發現黑洞新紀元
目前恒星演化理論預言在太陽金屬豐度下只能形成最大為25倍太陽質量的黑洞 。這顆新發現黑洞的質量已經進入了現有恒星演化理論的“禁區” 。
美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）從2015年起，通過探測引力波的方法發現了數十倍太陽質量的黑洞；2017年，雷納·韋斯、基普·索恩和巴里·巴里什因在LIGO的建造和引力波探測方面的貢獻被授予諾貝爾物理學獎 。
LIGO臺長大衛·雷茨評論，“在銀河系內發現70倍太陽質量的黑洞，將迫使天文學家改寫恒星級黑洞的形成模型 。這一非凡的成果 ， 將與過去四年里美國激光干涉引力波天文臺（LIGO）及歐洲室女座引力波天文臺（Virgo）探測到的雙黑洞并合事件一起，推動黑洞天體物理研究的復興” 。
接下來，利用LAMOST極高的觀測效率，天文學家有望發現一大批“深藏不露”的黑洞，開創批量發現黑洞的新紀元 。
這項工作是基于LAMOST（中國興?。?、加纳利大望远緭西班烟m幽衫旱海?、凯克望远緭脭r耐模┖頹呂璛射線天文臺（美國）的觀測數據完成的 。本研究共包括55位作者，來自中國、美國、西班牙、澳大利亞、意大利、波蘭和荷蘭7個國家28家單位 。