最近，地理界发生了一件大事。我国地理学家发现了一颗迄今最大质量的恒星级黑洞。11月28日，世界顶尖科学期刊《天然》发布了这项严重发现，我国科学院国家地理台刘继峰、张昊彤研讨团队，使用我国自主研发的国之重器郭守敬望远镜（LAMOST），发现了这颗生活在银河系里的恒星黑洞，其质量约为70倍太阳质量，远超理论预言的质量上限，推翻了人类的认知。刘继峰说：这颗领跑恒星黑洞界的“小霸王”闯进入了地理学规则的“禁区”，它的呈现将推进恒星演化理论的改造。
那么问题来了，70倍太阳质量的黑洞就能称“王”了？它是怎么被发现的？
地理学家用“听，看，找同伴”来寻觅黑洞
黑洞，自身不发光，看不见摸不着，具有超强的吸引力，任何从其身边经过的物质，就连速度最快的光也无法逃离，可谓世界的真空吸光器。把10倍于太阳质量的恒星压缩到直径为北京六环巨细的球体中，这样的密度就相当于黑洞的密度。
地理学家依照质量将黑洞分为三类，如下图：
图为：黑洞分类图 （奇真绘）
地理学家发现的这颗70倍太阳质量的黑洞就归于恒星级黑洞。
理论预言银河系中应该有上亿颗这种恒星级黑洞。可是曩昔几十年，人们只发现了大约20个，质量均在3-20倍太阳质量之间。因而这颗70倍太阳质量的黑洞当之无愧成为了恒星黑洞宗族的小霸王。
那其他上亿颗恒星级黑洞哪去了，为何这么难找？地理学家都用什么办法寻觅黑洞？现在地理学家想到的办法汇成一句话：要么听，要么看，要么找同伴。
听：
经过引力波试验倾听时空震颤的涟漪寻觅双黑洞并合事情，只适用于稀疏的双黑洞。
看：
假如黑洞与一颗正常恒星组成一个密近双星体系，黑洞以强壮的“食欲”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射线光。经过“看”X射线光就能够寻觅到黑洞了。
图为：黑桐吸积喷射出X射线的艺术幻想图（来自网络）
找同伴：
当黑洞和它的伴星相距较远，“大胃王”也会表现出安静温文的一面，不易发现。这时候只能经过伴星小同伴的运动来寻觅黑洞，但这种办法条件是有大望远镜助阵高效地找到伴星。
现在银河系中已发现的恒星级黑洞都是经过”看”的办法找到的，但是黑洞双星体系中，能宣布X射线的只占一小部分。地理学家企图打破传统办法约束，使用“找同伴”的办法发现缄默沉静的大多数恒星黑洞。这颗70倍质量的黑洞的发现证明了新办法的可行。
它的呈现意味着有关恒星演化构成黑洞的理论被改写
2016年头，研讨人员使用LAMOST观测双星，展开双星研讨方案，对一个天区中的3000多颗星进行了为期两年的观测。这其中有一颗“走路拉风”的很亮的蓝色恒星引起了研讨人员的重视，好像在围绕着一个看不见的天体做周期性运动。它究竟在绕着看不见的“谁”运动？难道真的是黑洞！每一个专业地理学家都是一个凶猛的福尔摩斯。经过研讨LAMOST眼中这颗蓝色恒星的光谱特征，他们找到了黑洞的头绪。光谱就像辨认星星身份的“基因”，包括丰厚的信息。蓝色恒星的光谱中包括了黑洞的“基因”。
图为：这颗新发现黑洞的艺术幻想图（喻京川绘）
为了进一步验证，研讨人员使用西班牙10.4米口径加纳利大望远镜和美国10米口径凯克望远镜进行高分辨率观测，进一步确认了这个双星体系的性质。终究，研讨人员估算出这颗看不见天体的质量约为70倍太阳质量，这么大的质量，它只能是黑洞，并且是迄今最大质量的恒星级黑洞。
图为：已发现的黑洞的质量散布，橙色圆代表这次新发现的黑洞
究竟身怀什么绝技，孤军独战的一颗黑洞能够推进地理学基本规则的改造？
现在的恒星演化理论预言，在太阳金属丰度下只能构成最大为25倍太阳质量的黑洞，明显，这颗黑洞现已打破了现有理论的约束，极大地挑战了地理学的规则。因而，它的呈现意味着有关恒星演化构成黑洞的理论被改写，或许某种黑洞构成机制被忽视。
估计五年内发现并丈量更多黑洞
这颗黑洞就在银河系中，离咱们并不太远，为何之前从未被观测到呢？由于这颗黑洞地点的双星体系X射线弱小，“看”的办法是找不到它的。
地理学家经过观测伴星的运动轨道发现了它，这种办法的条件是——每颗恒星你要长期观测成百上千次，才干确认运动轨道的规则，而天上星星如此多，这个工作量堪比“难如登天”。LAMOST刚好能处理这样的一个问题，LAMOST是现在全世界光谱获取率最高的望远镜，也是全球首个光谱获取数打破千万的光谱巡天项目。4米口径，4000颗眼睛（光纤），一眼能够观测到4000个星星。因而“难如登天”的使命非他莫属，假如平等口径的望远镜履行这次黑洞搜索使命，则需求40年之久。
这颗黑洞小霸王的呈现，标志着使用LAMOST巡天优势搜索黑洞新时代的到来。值得等待的是，国家地理台研讨团队将使用LAMOST展开一个黑洞猎手方案，估计五年内发现并丈量更多黑洞，描绘出一幅黑洞的群像，然后创始批量发现黑洞的新纪元。
撰文| 李双 中科院国家地理台工程师 LAMOST运转和开展中心宣扬主管
审稿| 王松 我国科学院国家地理台助理研讨员，首要从事为黑洞双星及恒星活动性研讨
文章由腾讯科普“科普我国头条创造与推送项目”团队推出
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