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你想知道的“黑洞之王”LB-1的秘密都在这里
2019-12-02 09:48 千龙网

千龙网12月2日讯,依托我国自主研制的国家重大科技基础设施郭守敬望远镜(LAMOST),中国科学院国家天文台研究团队发现了一颗迄今为止质量最大的恒星级黑洞,并提供了一种利用LAMOST巡天优势寻找黑洞的新方法。据了解,这颗70倍太阳质量的黑洞远超理论预言的质量上限,颠覆了人们对恒星级黑洞形成的认知,有望推动恒星演化和黑洞形成理论的革新。

△LB-1的艺术图(图片来自中国科学院国家天文台)

一、黑洞是什么?

黑洞是一种本身不发光的神秘天体。任何物质,包括光也无法从它身边逃离。根据质量的不同,黑洞一般分为恒星级黑洞(100倍太阳质量以下)、中等质量黑洞(100倍-10万倍太阳质量)和超大质量黑洞(10万倍太阳质量以上)。这其中,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”。

黑洞的寿命有多长?要想知道这个答案,首先要了解“霍金辐射”知识点。霍金预言了黑洞其实可以像正常物质一样向外发所谓的黑体辐射。黑洞有一个辐射叫霍金辐射,类似于我们人体的辐射,但是黑洞辐射的温度高低是跟黑洞的质量有关的。当我们谈到天体物理黑洞,它们的温度非常低,寿命也是远超于我们目前宇宙的年龄,所以我们不会在可见的未来看到它的死亡。

二、“黑洞之王”LB-1的秘密

1.恒星级黑洞LB-1是如何命名的?

恒星级黑洞LB-1是中国国家天文台的郭守敬望远镜(英文名称:LAMOST)率先发现的,它的命名也与此相关。

2.被称为“黑洞之王”的LB-1甩第二名多远?

LB-1是目前银河系恒星级黑洞系统里最大的一个,所以我们叫它“黑洞之王”。在恒星级黑洞系统中,一般黑洞的质量范围是在3到20倍的太阳质量。LB-1的质量是70倍太阳质量,远大于之前的观测上限20倍太阳质量。

3、它是宇宙中最大的黑洞吗?

黑洞有两类,一类是星系中间的超大质量黑洞;一类是恒星死亡形成的恒星级黑洞,这个黑洞是恒星级黑洞中最大的。

4、新发现的“黑洞之王”离我们有多远?

恒星级黑洞LB-1在银河系反银心的方向,离我们差不多是有12000光年的地方。

5、我们会为“黑洞之王”拍照片吗?

LB-1是恒星级的黑洞,质量非常小,它的视界也非常小,相比于前一阵做过照片的超大质量、M87黑洞,它的视界要小的多的多,我们目前的技术还没有办法给它拍照片。

三、观测黑洞有多难?

由于黑洞自身不发光,难以被发现。目前恒星级黑洞被观测验证有两种方法,一是通过引力波实验聆听时空的涟漪推知双黑洞并合事件,适用于发现稀少的双黑洞。二是通过监测明亮伴星的运动推知黑洞存在并测量黑洞质量,适用于发现有明亮伴星的黑洞。利用LAMOST大规模巡天优势和速度监测方法,相信天文学家将会发现一批深藏不露的平静态黑洞, 从而逐渐揭开这个黑暗家族的内幕,为研究黑洞形成演化及质量分布迈出标志性的一步。

四、研究黑洞有何意义?

为什么天文学家和相对论专家们喜欢研究黑洞,研究黑洞究竟能给人类什么样的启发呢?科学家们要研究黑洞,研究引力理论,研究引力的本质,从而进一步研究我们的宇宙,以理解我们的宇宙。

揭秘

LAMOST如何发现黑洞?

坐落在河北省的中国科学院国家天文台兴隆观测站内,一座巨大的白色建筑斜架在燕山主峰南麓,指向天空,这就是新类型的大视场兼备大口径望远镜——郭守敬望远镜(英文缩写LAMOST)。LAMOST突破了天文望远镜大视场与大口径难以兼得的难题,成为目前国际上口径最大的大视场望远镜。它拥有4000根光纤,一次能观测近4000个天体。

2019年3月,LAMOST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”。

国家天文台高级工程师白仲瑞介绍,LAMOST有两大自主创新技术,一是薄镜面与拼接镜面主动光学技术,近千个力促动器在观测过程中保证镜面聚焦。二是并行可控光纤定位系统,4000个光纤定位单元在几分钟内使所有光纤对准目标。

“目前LAMOST的数据处理系统非常复杂,科研人员从2004年开始开发,历经10余年,有3000多次更新,现有8万多行程序,数据精度达到国际先进水平。”白仲瑞说。

此黑洞发现过程中

LAMOST起了什么作用?

白仲瑞说,如果恒星绕着一颗主星旋转的话,它的视向速度会有周期性变化,天文学家用视向速度的变化监测器是否为“双星”,并选择双子座附近的天区,对3000多颗恒星进行26次重复监测,根据光谱计算出视向速度。其中,天文学家发现300颗恒星有周期规律,根据光谱和周期变化的幅度,估计了主星和伴星的质量,其中有22个致密天体的候选体。

“其中有一个特别奇怪,它有B型星的光谱,还有强Hα发射线,B型星的视向速度有漂亮的周期性变化,但是Hα发射线视向速度的变化非常小,通过进一步研究,天文学家证实这是一个黑洞。”白仲瑞说,这样的概率表明,LAMOST是探索黑洞的最佳选择,利用LAMOST数据可以产生突破性的、世界领先的研究成果。

LAMOST望远镜和FAST望远镜对比知多少?

LAMOST望远镜通常称为郭守敬望远镜,它的全称是大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜。LAMOST望远镜是光学望远镜,而FAST望远镜(天眼)是射电望远镜。

来源:央视网 新京报 光明网 千龙网综合

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责任编辑:董莎莎(QZ0013)

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