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为黑洞的存在提供了更为具体的证据；2019年华晨宇事件
中国青年报·中国青年网记者 邱晨辉
物理学家史蒂芬·霍金在其遗作《十问》中写道，“事实有时候比小说更奇妙，黑洞最能真实地体现这一点，它比科幻作家想象的任何东西都更奇妙。”
如今，人们就迎来了这样一个有关黑洞的最新发现。
北京时间11月28日凌晨，国际学术期刊《自然》在线发布了我国天文学家主导的一项重大发现：中国科学院国家天文台研究员刘继峰、张昊彤领导的研究团队发现了一颗迄今为止最大质量的恒星级黑洞，这颗70倍太阳质量的超大恒星级黑洞，远超理论预言的质量上限，堪称“黑洞之王”，颠覆了人们对恒星级黑洞形成的认知。
双星系统LB-1的艺术想象图，喻京川绘
中国郭守敬望远镜与星空，中科院国家天文台供图
让天文学家又爱又恨的黑洞
1915年，爱因斯坦提出广义相对论，德国物理学家卡尔·史瓦西推导出爱因斯坦场方程式的精确解，预示了黑洞的存在。自此，人类就从未停止对这种神秘天体的想象和探索。
1965年，天鹅座X-1因其强X射线辐射，成为第一颗被发现的黑洞侯选体；2015年，首次探测到的引力波，为黑洞的存在提供了更为具体的证据；2019年，天文学家历时10年利用四大洲八个观测点捕获了黑洞的视觉证据——首张黑洞“芳容”，让这个曾经“看不见摸不着”的诡异天体，有了一丝亲和力。
黑洞到底是什么，为何让一代代天文学家如此着迷？按照刘继峰的说法，黑洞本身不发光，密度非常大——如果把10倍于太阳质量的恒星，压缩到直径为北京六环大小的球体中，如此这般大的密度就相当于黑洞的密度，具有超强的吸引力。也因此，任何试图从黑洞身边“溜走”的物质都以失败告终，就连速度最快的光也无法逃离。
根据黑洞质量的不同，天文学家将黑洞大致分为恒星级黑洞——100倍太阳质量以下，中等质量黑洞——100-10万倍太阳质量，以及超大质量黑洞——10万倍太阳质量以上。恒星级黑洞是由大质量恒星死亡形成的，是宇宙中广泛存在的 “居民”。
不过，黑洞本身不发光，天文学家如何在茫茫宇宙中寻找到它们？刘继峰告诉记者，如果黑洞与一颗正常恒星组成一个密近双星系统，黑洞就会露出狰狞的爪牙，以强大的“胃口”直接把恒星伴星上的气体物质吸过来，形成吸积盘，发出明亮的X射线光。这些X射线光，如同物质被黑洞吞噬前的“回光返照”，就是这一“照”，成为天文学家过去这些年追寻黑洞踪迹的强有力线索。
迄今为止，银河系中几乎所有的恒星级黑洞，都是通过黑洞吸积伴星气体所发出的X射线来识别的。
据刘继峰介绍，过去的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，按照理论预测，银河系中应该有上亿颗恒星级黑洞，而在黑洞双星系统中，能够发出X射线辐射的只占一小部分。
“当黑洞和它的伴星距离较远时，我们的‘大胃王’也会表现出平静温和的一面，那对于这些平静态的黑洞如何来搜寻？”刘继峰说。
在发现这颗最大恒星级黑洞的过程中，中国天文学家给出了全新的答案。
700多天追逐神秘的星星
2016年初，中科院国家天文台郭守敬望远镜科学巡天部主任张昊彤和中科院院士、云南天文台韩占文提出利用郭守敬望远镜观测双星光谱，开展双星系统的研究计划，并选择了3000多个天体进行了为期两年的光谱监测。
700多天的追逐之路，不乏艰辛和精彩。在3000多个天体中，一颗“走路拉风”的B型星，引起了研究人员的关注，这颗星表现出规律地周期性运动和不同寻常的光谱特征。
据刘继峰团队成员、中科院大学研究生郑传杰介绍，这条郭守敬望远镜“眼中”的B型星光谱，携带了非常丰富的信息，除了可以获取它的有效温度、表面重力、金属丰度等重要信息外，光谱中一条近乎静止且运行方向和B型星反相位的明线，给这颗星增添了足够的神秘感。
“这颗B型星背后会不会有故事，它到底在绕着看不见的‘谁’运动，莫非真的是黑洞？”郑传杰说。
在追逐宇宙真相的道路上，天文学家从来都不会轻易放过任何一种可能。
1688สล็อต为了进一步验证这颗特殊B型星背后的真相，中国天文学家随即申请了西班牙10.4米加纳利大望远镜的21次观测，以及美国10米凯克望远镜的7次高分辨率观测。
根据光谱信息，科研人员计算出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，年龄约为35百万年，距离地球1.4万光年。
刘继峰告诉记者，科研人员据此计算出这背后那个的不可见天体——质量约为太阳的70倍，“它只能是黑洞”。
B型星背后的“大BOSS”，就这样被天文学家挖了出来，这样的结果，无疑是让天文学界兴奋和惊喜的。但正如刘继峰所说，机遇永远都是留给有准备的人，没有两年前茫茫星海的“撒网”，也便没有今天这个“主角”的出现。
据中科院国家天文台高级工程师白仲瑞介绍，为了纪念郭守敬望远镜在发现这颗巨大恒星级黑洞上作出的贡献，天文学家给这个包含黑洞的双星系统命名为LB-1。
与其他已知的恒星级黑洞不同，LB-1从未在任何X射线观测中被探测到，这颗黑洞和它的伴星相距较远。研究人员发现，这颗新发现的黑洞对其伴星吸积非常微弱，是一个“平静温和”的恒星级黑洞“冠军”。
“光谱之王”和“黑洞之王”彼此成就
事实上，从2015年起，美国激光干涉引力波天文台（LIGO）及欧洲室女座引力波天文台（Virgo）的引力波观测实验，就已经发现了几十倍太阳质量的黑洞，质量远高于先前已知的银河系里的恒星级黑洞。不过，如今天文学家发现的这颗70倍太阳质量的超级黑洞，不仅揭示了银河系内也存在此类大质量恒星级黑洞，还刷新了人类对于恒星级黑洞质量上限的认知。
刘继峰说，目前的恒星演化模型，只允许在太阳金属丰度下形成最大为25倍太阳质量的黑洞，因此，LB-1中黑洞的质量已经进入了现有恒星演化理论的“禁区”。这可能意味着，有关恒星演化形成黑洞的理论将被改写。
LIGO台长大卫·雷茨评论说，“在银河系内发现70倍太阳质量的黑洞，将迫使天文学家改写恒星级质量黑洞的形成模型。这一非凡的成果，将与过去四年里LIGO及Virgo探测到的双黑洞并合事件一起，推动黑洞天体物理研究的复兴。”
值得一提的是，这颗“黑洞之王”的发现，再一次证实了郭守敬望远镜强大的光谱获取能力。
据张昊彤介绍，郭守敬望远镜拥有4000根光纤，相当于4000颗，一次能观测近4000个天体。2019年3月，郭守敬望远镜公开发布了1125万条光谱，成为全球首个突破千万的光谱巡天项目，被天文学家誉为全世界光谱获取率最高的“光谱之王”。
刘继峰告诉记者，从2016年11月开始，为了发现和研究光谱双星，研究人员利用郭守敬望远镜对3000多颗恒星历时两年进行了26次观测，累计曝光时间约40小时。如果利用一架普通四米望远镜专门来寻找这样一颗黑洞——一年观测365天，每天观测8小时——同样的几率下，则需要40年的时间。
“工欲善其事必先利其器”，郭守敬望远镜助力天文学家发现了今天的主角“黑洞之王”，而“黑洞之王”的现身也为“光谱之王”——郭守敬望远镜增添了更多精彩。
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刘继峰说，这颗迄今为止最大质量的恒星级黑洞，也是郭守敬望远镜发现的第一颗黑洞，它的出现将标志着利用郭守敬望远镜巡天优势搜寻黑洞新时代的到来，“相信‘光谱之王’和‘黑洞之王’的彼此成就，将成为天文界津津乐道的一段佳话。”
他还希望，天文学家能够发现一批深藏不露的平静态黑洞，从而逐步揭开这个黑暗“家族”的内幕，为研究黑洞成员的形成演化以及质量分布迈出标志性的一步。
（教育科学部编辑）