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黑洞 推翻此前科学家假设中国天文学家发现70倍太阳质量的恒星级黑洞

据估计，我们的银河系包含1亿个恒星级黑洞，他们是由大质量恒星坍塌形成的宇宙天体，密度大到连光都无法逃逸。到目前为止，科学家们估计我们星系中单个恒星级黑洞的质量不超过太阳质量的20倍。然而由中国领导的国际科学家团队有了一个重大突破，他们发现的巨大黑洞推翻了此前科学家的假设。
由中国科学院国家天文台刘继峰教授和张昊彤研究员领导的研究小组发现，在15000光年之外，银河系的遥远的旋臂里有一个黑洞，它的质量大约是太阳的70倍。研究人员将其命名为LB-1。该发现发表在最新一期的《自然》杂志上。

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这是一个让天文学家十分惊讶的发现。黑洞似乎太大了，不可能是一颗恒星坍缩的产物，这让天文学家对于黑洞如何形成的理论产生了疑问。
刘继峰教授解释说，根据目前大多数恒星演化模型，这种质量的黑洞甚至不应该存在于我们的星系中。通常科学家们认为，具有银河系典型化学成分的超大质量恒星在接近生命终点时，必须通过强大的恒星风释放出大部分气体。因此他们不应该留下如此庞大的残余。而LB-1的质量是此前他们认为可能质量的两倍。现在理论家们将不得不接受一个挑战，来解释它究竟是如何形成的。

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直到几年前，发现潜在黑洞的唯一方法是寻找来自类似亮点的X射线。科学家们只有在恒星级黑洞吞噬伴星的气体时，才能发现他们的存在。因为这个过程产生了从地球上可以检测到的强大的x射线辐射，因此揭示了坍塌物体的存在。
然而我们星系中绝大多数恒星级黑洞是不活跃和不可见的，它们并没有参与到吞噬其它星体的宇宙盛宴中，因此也就不会发出x射线。因此可供科学家观察的目标有限，最终只有大约24个银河系恒星级黑洞得到了很好的识别和测量。

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【 黑洞|推翻此前科学家假设中国天文学家发现70倍太阳质量的恒星级黑洞】这24个恒星级黑洞大小不一，但重量都在太阳的5到20倍之间。科学家会通常假设它们代表着银河系中所有黑洞的典型质量。然而这种观点可能是不正确的，活跃的黑洞可能不能代表整个种群。为了克服这一局限性，刘教授和他的同事们采用中国的大天空区域多目标光纤光谱望远镜(LAMOST郭守敬望远镜)对天空进行了仔细观测，寻找围绕着看不见的物体运行的恒星，它们会被引力所吸引。
1783年，富有远见的英国科学家约翰·米歇尔首先提出了这种观测技术，但直到最近随着望远镜和探测器的最新技术升级和改进，使得观测成为可能。然而这样的搜索就像大海捞针:一千颗恒星中可能只有一颗是围绕着黑洞旋转的。

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LB-1是中国科学家团队使用LAMOST搜索的第一个主要结果，另外还利用了世界上最大的光学望远镜，西班牙的10.4 m Gran Telescopio Canarias望远镜和美国的10 m Keck I望远镜被用来确定系统的物理参数。
他们看到了一颗比太阳大8倍的恒星，每79天围绕着一颗比太阳重70倍的黑暗物体运行。这两者之间的距离是地球和太阳距离的1.5倍。研究人员通过探测到的恒星的光频率的微小变化来测量恒星的运动，这是由于恒星在其轨道上不同时间向地球移动和远离地球时的多普勒频移造成的。他们也对黑洞周围的氢气发出的微弱光亮做了同样的处理。

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LB-1的发现正好和天体物理学的另一项突破相呼应。最近激光干涉引力波天文台(LIGO)和室女座引力波探测器（Virgo）开始在时空中捕捉由遥远星系中的黑洞碰撞引起的时空波动。有趣的是，这种碰撞所涉及的黑洞也比之前认为的典型黑洞要大得多。
LB-1究竟是如何形成的? 研究人员认为它不太可能来自单个大质量恒星的坍塌，因为任何大质量恒星在坍塌成黑洞之前都会通过恒星风失去更多的质量。一种可能性是，两个较小的黑洞可能独立于两颗恒星形成，然后合并或者它们可能仍在相互环绕；另一种可能的解释是，一个“普通”的恒星级黑洞被一个巨大的伴星吞没。然后黑洞就会像黄蜂幼虫一样吞噬大部分的主恒星。
直接观测到的LB-1黑洞证明，这些质量过大的恒星黑洞甚至就存在于我们的后院。这一发现将迫使科学家重新审视恒星级质量黑洞形成的模型，这一引人注目的结果，加上过去四年里LIGO-Virgo探测到的双星黑洞碰撞，确实表明科学家对黑洞天体物理学的认识正在复兴。

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