wikipedi重测人类发现的首个黑洞，质量比之前的观测值更大了
重测黑洞，晃动恒星演化理论大厦
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再指天鹅座X-1：新的黑洞信息晃动恒星演化理论的大厦上图为艺术设想图，一颗蓝超巨星外层正受天鹅座X-1黑洞的引力拉拽逐渐变成其吸积盘的一部分。图源：国际射电天文研究中心。要知道，理论物理学家对黑洞存在性的论证与真正发现黑洞是有很大差别的，因此天鹅座X-1黑洞身份的证认工作令科学家们激动万分。现在，他们又一次兴奋起来，还带着些许困惑：研究表明，这颗黑洞的质量比之前他们所认为的要大得多。而事实上，“质量”这个关键因素的变化让我们对已知的恒星演化理论产生了怀疑。
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天鹅座X-1是一个强X射线源，在1964年一次短暂的火箭飞行探测中被发现（该任务旨在探测被大气遮蔽的X射线波段信息）。1975年，史蒂芬·霍金向基普·索恩打赌说这个X射线源并不是黑洞，十六年后，他认输了。上图为霍金与索恩年轻时的照片。两人曾在“天鹅座X-1射电源是否为黑洞”一事中打赌，并设立了一些赌注。图源：Wikipedia。
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莫纳什大学的伊利亚·曼德尔教授曾用甚长基线阵列测量天鹅座X-1星体相对遥远星系背景的移动（地球位于太阳两侧时分别测量其相对星系背景的位置）。《科学》杂志中，他给出视差测量的结果：天鹅座X-1与我们相距约7100光年，大大超出之前的估计。上图是测量周期为6个月的视差测量方法，其测得天鹅座X-1离我们七千多光年远。图源：国际射电天文研究中心。曼德尔提到：“天鹅座X-1系统中的黑洞是由一颗初始质量约为60倍太阳质量的恒星在数万年前坍缩形成的。更难以置信的是，这个黑洞以其超巨星伴星为中心，在五分之一日地距离处飞速绕转着，平均五天半就可绕转一圈。”通过新的距离数据可以得到这个系统的尺度信息：天鹅座X-1星体质量约为21倍太阳质量，比之前认为的大40%。与星系中心常有的超大质量黑洞相比，这颗黑洞简直太小了，不过这依然不影响它坐上“已知银河系内类太阳金属丰度恒星衰亡产生的最大质量黑洞”的“王座”。上图为星系中心超大质量黑洞的艺术设想图。中央光柱为黑洞喷流。图源：
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黑洞是超巨星经过超新星爆发后留下的“宝藏”。尽管恒星的初始质量最大可超过100个太阳质量，在演化晚期，也会被极度活跃的星风剥离出大部分物质。因此，除去那些被剥离的物质质量，恒星演化形成的黑洞质量范围应在2~16个太阳质量之间。之前对天鹅座X-1黑洞质量的估计已经很接近最大值了，现在，很明显，这颗黑洞“出线”了。上图为LIGO的其中一个探测器，位于华盛顿州汉福德。图源：Wikipedia。
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LIGO（激光干涉引力波天文台）目前已探测到了来自50多倍太阳质量黑洞并合产生的引力波。理论上讲，这类大质量的恒星级黑洞前身星更可能是那些极低铁丰度的恒星，因为这类恒星演化过程中星风更弱，更多的物质可以被保留下来。而目前银河系内新形成的恒星普遍有较高的金属丰度，这意味着星风会很强，大量物质会被剥离出去，想要形成如此大质量的恒星级黑洞是困难的。上图为LIGO探测到的黑洞/中子星并合事件（蓝色点与橘黄色点）所涉质量与过去已知黑洞/中子星质量（紫色与黄色）对比，以太阳质量为单位准确标注。图源：LIGO Caltech曼德尔在IFIscience（爱科学新闻网）中提到：“恒星质量越大，星风就会越强，所以恒星初始质量的增长并不会对它形成的黑洞质量有太大影响。”“理论上分析，大质量恒星级黑洞可能是在一个三合星系统环境下形成，并通过对第三颗恒星的吸积来增大它的质量的。三合星系统中，黑洞对那颗拥有足够质量的“额外”恒星的吸积将拉长其与另一颗恒星相互绕转的轨道，这种状态在吸积完成后仍然维持着”，曼德尔补充说：“三合星系统需要一些不寻常的东西才能留下像这样的双星圆轨道，涉及到大质量恒星的事件未必会很简单”。《天体物理学杂志》中的一篇论文给出了目前最可能的解释：我们可能高估了恒星演化中的质量损失。曼德尔提到：“最近一些理论学家正讨论过高估计的可能性，而我们的观测结果正好给理论提供了一定限制。”Fy：Stephen LuntzFY: 兰陵花如有相关内容侵权，请于三十日以内联系作者删除转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处
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