不可思議，離奇黑洞質量重達70個太陽！

本文參加百家號 #科學了不起# 天文航天系列征文賽。

重量級：LB-1的藝術想象圖，顯示了氣體從藍色伴星被吸極到恒星黑洞之上。 圖片來源：俞京川 北京天文館 2019年

在銀河系中發現了一個繞著一顆恒星運行的具有70倍太陽質量的超凡黑洞。該天體是迄今為止在我們的星系中發現的最重的恒星質量黑洞。它的存在讓天文科學家們感到十分困惑，因為這種質量大小黑洞在銀河系中理應不存在。

圖解:大麥哲倫云面前的黑洞（中心）的模擬視圖。請注意引力透鏡效應，從而產生兩個放大，以星云最高處扭曲的視野。銀河系星盤出現在頂部，扭曲成一個弧形。

黑洞是由大質量恒星的引力坍縮形成的，很難被觀測得到，因為就連光也無法逃脫它們強大的引力。因此，天文學家們只能通過觀測黑洞對其周圍環境的影響來試圖“觀察”黑洞。這對于一些超大質量的黑洞來說，是相當容易做到的，這些黑洞重達數百萬或者數十億個太陽，點亮了星系的中心包括我們銀河系。

圖解：藝術家筆下的黑洞。

而更難觀測得到的是恒星質量黑洞，它們的質量為太陽的幾十倍。自2015年以來，激光干涉引力波天文臺（簡稱：LIGO）， 和歐洲的 處女座 天文臺的引力波探測器探測到了幾個恒星質量黑洞的合并，這表明了至少70-80倍太陽質量的恒星質量黑洞很久之前就存在于遙遠的星系之中。

氣體“吞噬”器

通過尋找黑洞吸入其附近星體的氣體時發射出來的X射線，天文學家們已經在銀河系中我們地球家園的附近發現了幾個黑洞。盡管據估計銀河系中有一億個質量與恒星相近的黑洞，但是僅有大約二十幾個通過探測其發射出的X射線確定了位置。這表明了大部分的黑洞并不會從其附近的星體吸收氣體，也就不會發射出X射線。這些黑洞的質量都小于30個太陽的質量。

圖解：質量達太陽10倍的黑洞之電腦模擬圖

一個國際合作的天文學家團隊已經利用位于中國的郭守敬望遠鏡（LAMOST）探測到了一個處于雙星系統中具有恒星級黑洞對其周圍星體的影響作用，這個雙星系統位于銀河系中，離我們有15,000光年，并且已經被命名為LB-1。

當黑洞和它附近的一個星體互相繞著對方運行的過程中，星體的徑向速度會產生周期性變化，通過探測這種周期性變化，我們可以確認其是否是黑洞。每79天，這個星體會向朝著地球的方向加速，然后加速遠離地球。這可以被探測到，這是恒星光的多普勒頻移現象。通過從多個方面研究從這個星體發射出來的光，這個團隊可以推測，這個黑洞大約有八個太陽的質量。

“離奇的”質量

這個團隊還觀察到了一個環繞著黑洞的“氫氣環”發出的光，這使得他們可以追蹤黑洞本身的運動路徑。將這些信息整合到一起，天文學家們計算出這個黑洞等同于70個太陽的質量，這一結果讓他們都覺得驚訝。

這個團隊由中國科學院國家天文臺研究員劉繼峰帶領。他解釋為什么他對這個結果感到不可思議：“依據目前大部分的恒星演化的模型，如此大質量的黑洞不應該出現在我們的銀河系里。”

里程碑式發現：天文學家們揭開了黑洞的神秘面紗（史上第一張黑洞照片）

劉繼峰研究員還補充道：“我們認為，當具有我們星系典型化學成分的超巨大星體到達'生命的終點'時，必然會產生強大的恒星風，并帶走大部分的氣體。因此，它們不應該留下質量如此之大的“遺跡”（黑洞）。”

“LB-1的質量是我們認為的可能質量的兩倍，”劉繼峰研究員補充說，“現在理論學家們不得不接下這一挑戰