科技杂谈:中国科学家发现最大恒星黑洞质疑:关于自然的争论_科学发明
北京时间4月30日凌晨，发表在世界顶级学术期刊《自然》上的两篇文章上演了一场隔空对话。争论的话题是:中国科学院国家天文台刘继峰团队去年宣布，最大的恒星黑洞质量达到太阳的70倍。结论正确吗？
这两篇文章，一篇来自鲁汶大学物理与天文学系副教授Hugues Sana 'a，题为《论LB-1系统中70倍太阳质量黑洞的特征》；另一个来自刘继峰团队，题为“回复LB-1系统中70倍太阳质量黑洞的特征”。
事实上，在此之前，一些国际团队质疑刘继峰团队使用的关键前提是错误的。LB-1黑洞的质量远没有这么大，甚至根本不是黑洞，而是中子星或恒星。
刘继峰团队在回复中承认，实际情况比原先想象的更复杂，但新增加的因素不足以推翻前提。目前他们正在从一个后来才发现的简洁的角度重新分析。初步结果与之前的一致，可以达到太阳质量的65倍，仍然是史上最大的恒星级黑洞。
他们也期待欧洲航天局的盖亚望远镜能为这场学术辩论提供决定性的数据。
在了解双方观点之前，我们不妨回到讨论的起点:一个已经被评价为“不可能存在”的黑洞。
“不可能的”黑洞
2019 165438+10月28日，《自然》杂志发表了国家天文台和张研究团队的一项重要发现。依靠郭守敬望远镜，团队在LB-1系统中发现了一个质量约为太阳70倍的黑洞。
很多媒体报道都用“不可能”来形容。刘继峰本人在第一次发现它时表示“不相信”，认为这样的黑洞“不应该”存在于银河系中。
LB-1的艺术想象力。
事实上，星系中心存在一种超大质量黑洞，阈值是太阳质量的几百万倍。为什么LB-1黑洞不可能是太阳质量的70倍？
原来，研究小组判断LB-1黑洞属于“恒星级黑洞”，是天体物理学中最小的黑洞类型。它的质量通常在太阳的三倍到几百倍之间，是恒星爆炸形成的。
一般来说，恒星所含的金属越丰富，向外“刮”物质的恒星风就越强，提前损失了大量质量。根据这一推论，大质量恒星黑洞只能在金属丰度较低的环境中形成。按照我们银河系的化学成分，不会有超过30倍的恒星黑洞。
此前天文学家在银河系发现的恒星黑洞，质量确实在太阳的20倍以下。
而此次发现的LB-1金属与太阳相似，但质量却接近太阳的70倍，显然是“超一流”的，直接挑战了现有的恒星演化理论。
正因如此，美国激光干涉引力波天文台主任大卫·雷茨(David Reitz)当时给予了很高的评价:“这一非凡的成就将与过去四年LIGO和处女座探测到的双黑洞合并一起，推动黑洞天体物理研究的复兴。”
两个关键前提
刘继峰队是如何找到LB-1的？
他们的工具是兴隆天文台的郭守敬望远镜，重点监测开普勒望远镜扫描的一个区域，跟踪双星系统。
他们创新性地使用“径向速度法”寻找寂静黑洞。当天体靠近或远离观测方向时，其光谱会有规律地发生蓝移或红移，就像救护车的汽笛音调在加速时变高，在加速远离时变低一样。
他们偶然发现一颗B型光谱的恒星非常醒目。恒星的特征吸收线随时间摆动，但同时存在一条几乎静止的氢发射线，与B型星反相运行。
这说明它在绕着一个看不见的东西旋转，而那个天体的质量很大，两者相差很大，导致恒星旋转很快，而看不见的家伙旋转很小。
根据刘继峰小组的计算，B型星的质量大约是太阳的8倍。按比例来说，看不见的天体质量高达太阳的70倍，所以只能是黑洞。
从上面的推导过程中，我们发现，要得出“70倍太阳质量”这个沉重的结论，有两个关键的前提条件:
1，“看不见的家伙”的氢发射线只是几乎静止，并不是真的静止。它需要以非常微小的幅度左右摆动，才能在图像上形成类似酒瓶的形状。否则它的质量按照摆动比例会超过天空，很难解释。
2.可见的B型星的质量确实是太阳的8倍。按比例来说，B型星的质量越大，“隐形家伙”的质量就越大。
氢发射线真的有轻微摆动吗？
虽然地球上最先进的光学望远镜，包括夏威夷州的10米凯克望远镜和西班牙的10.4米GTC望远镜，在发表时也得到证实，但此后国际上质疑的声音一直不断。
65438年2月9日，加州大学伯克利分校的研究生El badri在预印本网站上发表了一篇未经同行评议的文章，认为氢发射线的轻微摆动是由B型星周围大气的吸收引起的，但它是完全静止的。这条氢发射线的来源不可能是黑洞。
65438+10月10日，来自德国-纽伦堡大学和波茨坦大学的天文学家团队在《天文学和天体物理学》上撰文称，这个天体可能根本不是黑洞，而是一颗大质量中子星，甚至是一颗普通恒星。
他们的论点主要基于前提2。一些化学元素显示，可见的B型星可能已经被剥去了外壳，只剩下1.1倍太阳质量。以此计算，隐形家伙的质量只有太阳的2-3倍。
此次，比利时鲁汶大学萨那团队的评论文章以“待议事项”的形式发表。他们的主要观点与巴德里相似，即氢发射线的轻微摆动是由B型星的吸收部分引起的。
他们认为，从目前的数据来看，B型星的质量下限是太阳质量的4倍。如果两颗质量为太阳4倍的恒星组成双星系统，且自转速度足够快，另一颗恒星可能探测不到。
回复:最新观测分析仍然达到太阳质量的65倍。
《续项》是2018年底推出的自然板块。如果对之前发表在《自然》上的论文有特别有趣和及时的同行评论或解释，可以以“续篇”的形式发表。同时给原文作者一个答辩的机会。如果编辑部认为回复“建设性地推进了讨论”，将与“继续事项”的文章同时发表回复文章。
在回复文章中，刘继峰的团队结合最新的光谱观测数据和分析，证实了关键前提仍然有效。B型星的质量极有可能在太阳质量的5到8倍之间，对应的黑洞质量是太阳质量的23到65倍。
鉴于氢发射线的轻微摆动，他们认为虽然B星吸收确实可以移动氢发射线，但不能得出氢发射线是静止的结论。
实际上，氢发射线还受到许多其他因素的影响，其中B型星辐射和星风会对B型星吸收造成“对冲”效应。
此外，氢发射线的形状和宽度似乎都不是在双星系统的周围环境中产生的。
尽管如此，作者的团队同意，氢发射线的问题比最初想象的更复杂。他们发现，用帕邢发射线可以更简单、更清晰地测量“看不见的天体”的轨道运动。
刘继峰等人介绍，相关论文已经在准备中，这项研究的初步结论是，帕邢发射线的峰值点清晰地显示了相对于B型星的反相轨道运动，这再次表明它是由另一个看不见的天体发出的，而不是双星系统的周围环境。
初步计算，可见和不可见天体的质量比在4.6_8.1之间，与氢发射线测量的结果一致。
刘继峰的文章还回应了德国团队提出的明星“剥壳”问题。他们认为，这种推测目前没有观测支持，被“剥离”的恒星寿命很短，刚被击中的可能性很低。
文末提到，这场学术争论的最终裁判可能是盖亚望远镜。把望远镜数据和开普勒第三定律结合起来，就可以计算出可见和不可见天体的总质量。
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本文来源:深空游戏编辑:匿名王者之心2点击试玩