我国地理学家使用LAMOST发现迄今最大的恒星级黑洞LB-1的艺术幻想图。喻京川/绘（新华社发）
物理学家史蒂芬·霍金在其遗作《十问》中写道：“现实有时候比小说更美妙，黑洞最能真实地表现这一点，它比科幻作家幻想的任何东西都更美妙。”
现在，一个恒星级黑洞被我国地理学家发现。11月28日，我国科学院国家地理台在北京宣告：该台刘继峰、张昊彤研讨团队，依托我国自主研发的国家严重科技基础设施郭守敬望远镜，发现一个迄今为止质量最大的恒星级黑洞，这个黑洞质量约为太阳的70倍，远超理论预言的质量上限，可谓“恒星级黑洞之王”。
同日清晨，世界闻名学术期刊《天然》在线宣布了这一效果的论文。
上亿个黑洞去哪儿了
黑洞，是一种体积极小、质量极大的天体，好像一个世界“吞噬之口”。1915年，爱因斯坦提出广义相对论，之后，德国物理学家卡尔·史瓦西推导出爱因斯坦场方程式的准确解，预示了黑洞的存在。
自此，人类就从未中止对黑洞这种奥秘天体的幻想和探究。
2015年，地理学家初次勘探到的引力波，为黑洞的存在供给了更为详细的依据；2019年，地理学家历时10年使用四大洲八个观测点捕获了黑洞的视觉依据——首张黑洞“芳容”，让这个从前“看不见摸不着”的天体有了容颜。
黑洞为何让地理学家如此入神？
依照刘继峰的说法，黑洞最大的特色之一便是“密度出奇地大”。有多大？把10倍于太阳质量的恒星，压缩到直径为北京六环巨细的球体中，这样的密度就相当于黑洞的密度。也因而，黑洞具有超强的吸引力，任何企图从它身边“逃离”的物质都以失利告终，就连速度最快的光也不破例。
依据黑洞质量的不同，地理学家将黑洞大致分为100倍太阳质量以下的恒星级黑洞，100-10万倍太阳质量的中等质量黑洞，以及10万倍太阳质量以上的超大质量黑洞。
这其间的恒星级黑洞，由大质量恒星逝世构成，是世界中广泛存在的“居民”。依照理论猜测，银河系中应该有上亿颗恒星级黑洞，但是，在曩昔几十年，人类只发现了约20个。
“剩余的上亿个黑洞究竟去哪儿了？”刘继峰和记者说，这些黑洞自身不发光，地理学家要想在苍茫世界中寻找到它们，并不简单。
他打了一个比如：黑洞尽管不发光，但当它与一颗正常恒星组成一个双星体系时，就会显露“狰狞”面貌，以强壮的“食欲”把恒星伴星上的气体物质吸过来，构成吸积盘，宣布亮堂的X射线，这些X射线就好像这些物质被黑洞吞噬前的“回光返照”。便是这一“照”，成为地理学家寻找黑洞踪影强有力的头绪。
此前，银河系中简直一切的恒星级黑洞，都是经过黑洞吸积伴星气体所宣布的X射线来辨认的。曩昔的50年里，科学家用该种办法发现了约20个黑洞，质量均在3到20倍太阳质量之间。
“不过，当黑洞和它的伴星间隔较远时，咱们的‘大胃王’也会表现出安静温文的一面，那关于这些安静态的黑洞如何来搜索？”刘继峰说。
在发现现在这颗“黑洞之王”的过程中，我国地理学家给出了自己的答案。
一颗“走路拉风”的恒星
2016年年头，中科院国家地理台研讨员、郭守敬望远镜科学巡天部主任张昊彤和中科院院士韩占文提出使用郭守敬望远镜观测双星光谱、展开双星体系的研讨方案，并挑选3000多个天体预备进行700多天的光谱监测。
这其间，一颗“走路拉风”的B型星，引起了研讨人员的重视：这颗蓝色恒星总是环绕一个“看不见的天体”做周期性运动。不同寻常的光谱特征标明，那个“看不见的天体”，极有很大的或许是一个黑洞。
据刘继峰团队成员、我国科学院大学研讨生郑传杰介绍，这条郭守敬望远镜“眼中”的B型星光谱，携带了十分丰富的信息，除了能够获取它的有用温度、外表重力、金属丰度等重要信息外，光谱中一条近乎中止的明线，给它增添了满足的奥秘感。
“这颗B型星背面会不会有故事，它究竟在绕着看不见的‘谁’运动，难道真的是黑洞？”郑传杰说。
我国研讨团队随即进行“承认”：为了搞清楚这颗特别恒星背面的本相，他们经过西班牙10.4米口径加纳利大望远镜的21次观测，以及美国10米口径凯克望远镜的7次高分辨率观测，承认了这个双星体系的光谱性质：B型星约为8倍太阳质量，间隔地球1.4万光年，而那个“看不见的天体”——质量约为太阳的70倍。
“这么大的质量，它只能是黑洞。”刘继峰说。
B型星背面的黑洞，就这样被地理学家发现。刘继峰说，开始得到这个效果，团队都感到意外，不敢相信，《天然》杂志审稿人也十分慎重，提出许多问题，重复和我国团队承认。“终究仍是这个效果，这在某种程度上预示着有关恒星演化构成黑洞的理论或许将被‘改写’，或许还有某种黑洞构成机制被人们忽视了。”
“没有两年前苍茫星海的‘撒网’，便没有今日这个‘主角’的呈现。”据中科院国家地理台高级工程师白仲瑞介绍，为了留念郭守敬望远镜在发现这个巨大恒星级黑洞上作出的奉献，地理学家给这个包括黑洞的双星体系命名为LB-1。
与其他已知的恒星级黑洞不同，LB-1从未在任何X射线观测中被勘探到，这个黑洞对其伴星吸积十分弱小，是一个“安静温文”的恒星级黑洞“冠军”。
踏入推翻认知的理论禁区
现实上，世界地理学界也从未中止关于黑洞的捕捉。
从2015年起，美国激光干与引力波地理台（LIGO）经过勘探引力波的办法发现了数十倍太阳质量的黑洞。2017年，LIGO的3位首要成员雷纳·韦斯、基普·索恩和巴里·巴里什，还因在LIGO的制作和引力波勘探方面的奉献被颁发诺贝尔物理学奖。
不过，当时干流的恒星演化模型预言，在太阳金属丰度下，只能构成最大为25倍太阳质量的黑洞。现在，我国发现的这个70倍太阳质量的超级黑洞，已确认进入该理论的禁区，推翻了人们对恒星级黑洞构成的认知。
美国激光干与引力波地理台（LIGO）台长大卫·雷茨对我国这一效果评论道，“这一特殊的效果，将迫使地理学家‘改写’恒星级质量黑洞的构成模型，推进黑洞天体物理研讨的复兴”。
值得一提的是，这个恒星级黑洞之王的发现，再一次证明了我国郭守敬望远镜强壮的光谱获取才能。
据张昊彤介绍，郭守敬望远镜具有4000根光纤，相当于4000颗“眼睛”，一次能观测近4000个天体。本年3月，郭守敬望远镜揭露发布了1125万条光谱，成为全球首个打破千万的光谱巡天项目，被地理学家称为全世界光谱获取率最高的“光谱之王”。
刘继峰说，这个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个黑洞，它的呈现标志着使用郭守敬望远镜巡天优势搜索黑洞新时代的到来。
据他泄漏，接下来，我国团队将展开一个“黑洞猎手”方案，估计在未来5年内发现并丈量近百个黑洞，并描画出一幅黑洞群像图。
刘继峰说，借此地理学家有望再发现一批“深藏不露”的安静态黑洞，逐渐揭开这个黑洞宗族的“面纱”，创始黑洞批量发现的新纪元。
本报北京11月28日电
2019年11月29日 01 版
