恒星級黑洞由大質量恒星死亡形成，根據理論推算，上億(yi) 個(ge) 恒星量級的黑洞“潛行”於(yu) 茫茫星海中，想要找到它們(men) 卻並不容易。

　　我國天文學家利用郭守敬望遠鏡，通過長時間、大範圍的監測，發現迄今為(wei) 止最大質量的恒星級黑洞，約為(wei) 70倍太陽質量。這一發現，有望推動恒星演化和黑洞形成理論的革新，也開辟了利用郭守敬望遠鏡巡天優(you) 勢搜尋黑洞的新路徑。

　　近日，國際期刊《自然》在線發布了中國天文學家主導的一項重大成果：中國科學院國家天文台劉繼峰、張昊彤研究員領導的研究團隊利用郭守敬望遠鏡（LAMOST）發現了一顆迄今為(wei) 止最大質量的恒星級黑洞。這是繼今年4月，黑洞首次展露“真顏”後，又一相關(guan) 重大發現。

　　這顆70倍太陽質量的超大恒星級黑洞遠超理論預言的質量上限，顛覆了人們(men) 對恒星級黑洞形成的認知，堪稱“黑洞之王”，有望推動恒星演化和黑洞形成理論的革新。

　　上億(yi) 黑洞“深藏不露”，尋找它們(men) 是難點

　　1915年愛因斯坦提出廣義(yi) 相對論，德國物理學家卡爾·史瓦西推導出了愛因斯坦場方程式的一個(ge) 精確解，預言了黑洞的存在，自此人類就沒有停止過對它的想象和探索。

　　神秘的黑洞是怎樣形成的？像宇宙萬(wan) 物一樣，恒星也會(hui) 衰老死亡。一些大質量恒星在核聚變反應燃料耗盡時，內(nei) 核會(hui) 急劇坍縮，當其質量大於(yu) 約3倍太陽質量時，便會(hui) 坍縮為(wei) 一個(ge) 奇點，成為(wei) 黑洞。由於(yu) 其密度極高、引力超強，即便是光也無法從(cong) 它身邊逃離。

　　按照其質量不同，天文學家將黑洞大致分為(wei) 三類：恒星級黑洞（100倍太陽質量以下）、中等質量黑洞（100倍—10萬(wan) 倍太陽質量）和超大質量黑洞（10萬(wan) 倍太陽質量以上）。

　　劉繼峰說：“恒星級黑洞是由大質量恒星死亡形成的，在宇宙中廣泛存在。根據理論推算，銀河係中應該存在著上億(yi) 個(ge) 恒星量級的黑洞。”

　　然而，想要在茫茫宇宙中尋找到它們(men) 卻並不容易。因為(wei) 黑洞自身不發射和反射電磁波，儀(yi) 器和肉眼都無法直接觀測到它。

　　該怎麽(me) 辦？天文學家們(men) 嚐試尋找各種間接證據，經過探索研究，發現了一個(ge) 現象：黑洞會(hui) “吃東(dong) 西”。它在接近一顆恒星組成雙星係統時，會(hui) 以強大的“胃口”直接把對方的氣體(ti) 物質吸過來，形成吸積盤，並發射出明亮的X射線光。通過探測這些X射線光，可以判斷並選出黑洞候選體(ti) ，再通過進一步監測伴星的運動，可以測量黑洞的質量並最終確認其存在。

　　劉繼峰介紹說，過去的50年裏，天文學家通過這種方法發現了約20顆黑洞，質量均在3到20倍太陽質量之間。

　　但是，按照理論預測，銀河係中應該有上億(yi) 顆恒星級黑洞，而在黑洞雙星係統中，能夠發出X射線的隻占一小部分。那麽(me) ，“沉默”的大多數該如何被尋找到呢？於(yu) 是，找到新方法，去發現數量巨大且沒有X射線輻射的黑洞，成了天文學界近年來研究的熱點和難點。

　　超大質量黑洞，超出模型理論上限

　　2016年秋，國家天文台領導的研究團隊利用郭守敬望遠鏡開展雙星課題研究，曆時兩(liang) 年監測了開普勒一個(ge) 天區（K2—0）內(nei) 的3000多顆恒星。

　　在監測過程中，有一顆“走路拉風”的B型星引起了研究人員的關(guan) 注：這顆8倍太陽質量的藍色恒星，一直在圍繞一個(ge) “看不見的天體(ti) ”做著周期性運動。

　　團隊成員、中國科學院大學研究生鄭傳(chuan) 傑說：“它的光譜攜帶了非常豐(feng) 富的信息，除了可以獲取它的有效溫度、表麵重力、金屬豐(feng) 度等重要信息外，光譜中還有一條近乎靜止且運行方向和B型星反相位的發射線，這點很不尋常。”

　　通過各種跡象，研究人員推測，那個(ge) 被B型星圍繞的“看不見的天體(ti) ”極有可能是一個(ge) 黑洞。

　　“根據多個(ge) 望遠鏡的多次觀測，我們(men) 進一步確認了B型星的性質。根據光譜信息，計算出B型星的金屬豐(feng) 度約為(wei) 1.2倍太陽豐(feng) 度，質量約為(wei) 8倍太陽質量，年齡約為(wei) 35百萬(wan) 年，距離我們(men) 1.4萬(wan) 光年。”鄭傳(chuan) 傑說：“接著，根據B型星和其光譜中那條‘特殊’發射線的速度振幅之比，計算出該雙星係統中存在一個(ge) 質量約為(wei) 70倍太陽質量的不可見天體(ti) 。質量如此之大的，隻能是黑洞。”

　　據劉繼峰回憶，最初得到結果時，所有人都不敢相信。因為(wei) ，目前恒星演化模型隻允許在太陽金屬豐(feng) 度下形成最大為(wei) 25倍太陽質量的黑洞，這顆新發現的黑洞質量已經超出了理論範圍。

　　《自然》雜誌的審稿人對此也非常謹慎，提出很多問題。研究團隊反複計算確認，“最終結果不變。這可能意味著有關(guan) 恒星演化形成黑洞的理論將被改寫(xie) ，或者以前某種黑洞形成機製被忽視。”劉繼峰說。