中国“最大恒星级黑洞”研究遭质疑!Nature 上演隔空对话,它究竟有多大?

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中国“最大恒星级黑洞”研究遭质疑!Nature 上演隔空对话,它究竟有多大?
麻省理工科技评论 2020-05-05

2020-05-05

上周,《自然》杂志再次发表两篇关于“最大恒星级黑洞”的文章,中国科学院国家天文台刘继峰等学者与比利时鲁汶大学物理和天文系副教授乌格斯·萨那(Hugues Sana)上演隔空对话,在线展开辩论。
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上周,《自然》杂志再次发表两篇关于“最大恒星级黑洞”的文章,中国科学院国家天文台刘继峰等学者与比利时鲁汶大学物理和天文系副教授乌格斯·萨那(Hugues Sana)上演隔空对话,在线展开辩论。

早在 18 世纪,人类就意识到了黑洞的存在。自此以后,人类对“神秘”黑洞的探索从未停止。著名物理学家斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)在其最后一部著作《十问:霍金沉思录》(Brief Answers to the Big Questions)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。”

去年 11 月,一项由中国天文学家主导的重大发现震惊了世界。中国科学院国家天文台刘继峰、张昊彤的研究团队发现了迄今为止最大质量(约为 70 倍太阳质量)的恒星级黑洞。这一“最大恒星级黑洞”的发现,或将改写有关恒星演化形成黑洞的理论,甚至有助于揭示此前一直被忽略的某种黑洞形成机制。相关论文发表在《自然》杂志上。

美国激光干涉引力波天文台(LIGO)台长大卫·雷茨(David Reitze)将这一发现比 作“推动黑洞天体物理研究复兴”的重大事件。

黑洞分为恒星级黑洞(不到 100 倍太阳质量)、中等质量黑洞(100-10 万倍太阳质量)和超大质量黑洞(10 万倍太阳质量以上)。目前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,自相关成果发布之后,此次 70 倍太阳质量的恒星级黑洞受到了众多质疑,截止到目前,已有多位学者撰文反驳“最大恒星级黑洞”的说法。有人质疑黑洞质量的大小,也有人甚至认为这根本就不是黑洞。

中国“最大恒星级黑洞”研究遭质疑!Nature上演隔空对话

图|黑洞(来源:维基百科)

上周,《自然》杂志再次发表两篇关于“最大恒星级黑洞”的文章,中国科学院国家天文台刘继峰等学者与比利时鲁汶大学物理和天文系副教授乌格斯·萨那(Hugues Sana)上演隔空对话,在线展开辩论。

这一“最大恒星级黑洞”是如何被发现的?去年 11 月,刘继峰等学者依托郭守敬望远镜(LAMOST)在 LB-1 系统中发现了这一个“看不见的家伙”。

研究团队通过使用一种名为“径向速度法”的方法观测到了一颗光谱为 B 型的“奇怪”恒星,该恒星的特征吸收线在随时间摆动的同时,有一条近乎静止且和 B 型星反相位运行的氢发射线。据此,研究团队推测,B 型星在围绕一个“看不见的家伙”快速转动,且其质量很大,据当时推测,它是一个约为 70 倍太阳质量的恒星级黑洞。

但要使“最大恒星级黑洞”的结论成立,需要这两个前提同时成立:

1、“看不见的家伙”的氢发射线是几乎静止,而非静止不动;

2、B 型星的质量为 8 倍太阳质量。

这也是此次“隔空对话”的焦点。

比利时鲁汶大学团队发出了两点质疑。他们认为,氢发射线的轻微摆动由 B 型星的吸收部造成,且有可能存在一个由两颗 4 倍太阳质量的恒星组成的”双星系统“,因为如果转速够快,另一个恒星可能就不会被探测到。

对此,刘继峰等学者回复称,他们通过分析最新的光谱观测数据重新推测出 B 型星的质量最可能为 5 倍至 8 倍太阳质量,从而进一步推断这个“看不见的家伙”的质量为 23 至 65 倍太阳质量。尽管在最新的结论中,“看不见的家伙”的质量与之前“70 太阳质量”的说法有所偏差,但其目前仍为最大的恒星级黑洞。

此外,针对氢发射线轻微摆动的问题,刘继峰等学者承认由于氢发射线会受到其他多种因素的共同影响,问题要比原先更加复杂。但刘继峰等学者认为,仅靠“B 型星吸收可以移动氢发射线”这一点无法得出氢发射线静止的结论;而且,无论是氢发射线的形状,还是氢发射线的宽度,都不像是来自“双星系统”。

更有说服力的一点是,刘继峰等学者找到了新的证据。初步数据表明,来自“帕申系列”光谱线的峰值点可以更好地显示相对于 B 型星的反相位轨道运动,这表明其来自一个“看不见的家伙”,而非双星系统;B 型星与“看不见的家伙”的质量比为 4.6 – 8.1,与依据氢发射线测出的结果基本一致。

目前,相关论文正在准备中。


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