LB-1的藝術想象圖 (喻京川繪)

人民網北京11月28日電（趙竹青）記者從中國科學院國家天文臺獲悉，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），國家天文臺劉繼峰、張昊彤研究團隊發現了一顆迄今為止質量最大的恒星級黑洞。

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11月28日凌晨，國際科學期刊《自然》發布了這項重大發現。

顛覆認知的恒星級“黑洞之王”

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”。

天文學界推測，銀河系中有上億顆恒星級黑洞。然而，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。而且迄今為止，天文學家也僅在銀河系發現了約20顆恒星級黑洞――都是通過黑洞吸積伴星氣體所發出的X射線來識別的、質量均小于20倍太陽質量的黑洞。

顯然，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”。論文第一作者和通訊作者劉繼峰表示，這項新發現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。

美國激光干涉引力波天文臺臺長大衛?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”。

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

“光譜之王”追逐“黑洞之王”

這顆恒星級“黑洞之王”是怎樣被發現的？劉繼峰告訴記者，700多天的追逐之路飽含了艱辛和精彩。

從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，進一步確認了雙星系統的光譜性質，計算出該黑洞的質量大約是太陽的70倍。

LAMOST望遠鏡與星空（國家天文臺供圖）

開創黑洞研究新紀元

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。

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。

“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和超高的觀測效率。”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。而LAMOST擁有4000顆“眼睛”（4000根光纖），一次能觀測近4000個天體。

“而且，像LB-1這樣的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。”劉繼峰表示，接下來，利用LAMOST極高的觀測效率，天文學家將有望發現一大批“深藏不露”的黑洞,開創批量發現黑洞的新紀元。

(責編：趙竹青、呂騫)