質量比太陽大70倍的巨型「怪物黑洞」!科學家都驚呆了:它根本不應該存在

2019-11-30 14:54

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NASA示意圖描繪超大質量黑洞及其周遭吸積盤。(取自維基百科公有領域)

NASA示意圖描繪超大質量黑洞及其周遭吸積盤。(取自維基百科公有領域)

中國天文團隊發現了一顆迄今為止質量最大的恆星級黑洞。根據27日在科學期刊《自然》(Nature)發表的研究,這顆「怪物黑洞」的質量比太陽還大70倍,顛覆科學家們對於黑洞的認知,因為先前學界認為,從理論上來說,這麼巨大的黑洞不可能存在。

這巨大黑洞名為「LB-1」,是由一顆恆星燃料耗盡走向死亡,自行坍塌、爆炸之後演變而成,它距離我們約1萬5000光年,質量有太陽的70倍之大。天文學界此前認定,恆星黑洞的大小限制不可能超過太陽質量的20倍,因為恆星死亡後,通常會發生大爆炸,將外殼整個炸開,恆星原有的物質、氣體隨著能量釋放被吹散,使恆星殘骸失去大部分質量。

中國科學院國家天文台帶領這項研究的劉繼峰指出:「根據當前大多數恆星演化模型,這種質量的黑洞甚至不應該存在於我們的星系中。LB-1的質量比我們所想的還大兩倍,現在理論家將不得不面對解釋其形成的挑戰。」

根據中國科學院聲明,該團隊自2016年秋季開始利用中國的「郭守敬望遠鏡」(大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡,LAMOST)觀測恆星,結果發現一個「看不見的天體」繞著恆星做週期性運動,該天體極有可能是一顆黑洞。經過西班牙加那利大型望遠鏡(Gran Telescopio Canarias)與美國夏威夷的凱克望遠鏡(Keck I),進一步證實該黑洞的存在。

美國航太總署(NASA)26日公布,系外行星探測器「黛絲」捕捉到3億7500萬光年外超大質量黑洞吞噬恆星。(取自NASA)
美國航太總署(NASA)26日公布,系外行星探測器「黛絲」捕捉到3億7500萬光年外超大質量黑洞吞噬恆星。(取自NASA)

何謂黑洞?

黑洞是一種本身不發光的神秘天體,能吸進包含光線等任何物質。依照大小可分為恆星級黑洞、中介質量黑洞和超大質量黑洞。恆星級黑洞是由大質量恆星死亡形成的,在宇宙中算常見。天文學界認為,銀河系中應有上億顆恆星級黑洞。不過迄今為止,天文學家僅在銀河系發現約20顆恆星級黑洞,質量均小於太陽質量的20倍。

超大質量黑洞的大小則可能是太陽質量的數十億倍。我們所在的銀河系中心也有一個質量超大的黑洞,其質量約為400萬個太陽。目前也不清楚超大質量黑洞的形成方式,推測有可能是恆星級黑洞合併時產生的。

這顆怪物黑洞是怎麼形成的?

中國科學院提出了一些假設,他們認為LB-1可能「不是僅由一顆恆星坍塌組成」,而是由2顆小黑洞相互環繞而成。另一種可能性則是,某些恆星在演化接近末期時會變成超新星,超新星爆炸向外拋出物質後,會有一部份爆炸前的原恆星物質逐漸落回超新星殘骸,不斷向其核心聚集,而LB-1也許是由此演變而來。

黑洞(ESA/NASA, the AVO project and Paolo Padovani)
黑洞(ESA/NASA, the AVO project and Paolo Padovani)

黑洞天體物理學研究的復興

也有參與這項研究的美國密西根大學(University of Michigan)天文學教授布雷格曼(Joel Bregman)說,科學家一直以來致力於了解更多有關恆星演化的細節,而研究LB-1也許能讓科學家找到更多線索。

「這天體極不尋常嗎?還是比我們想像的更普遍?如果我們還能找到2到3個這類型的天體,那真是太了不起了,這將改變有關巨大恆星如何演化和死亡的觀念,」布雷格曼告訴《華盛頓郵報》(Washington Post)。

美國佛羅里達州大學(University of Florida)物理學家萊茲(David Reitze)說:「這一發現迫使我們重新審視恆星質量黑洞形成的模型。」萊茲的團隊今年5月首度發現黑洞與中子星碰撞之重力波,他表示今年多項黑洞研究的突破性發現,標誌著科學家正推動「黑洞天體物理學研究的復興」。

經六國科學家的努力,史上第一張黑洞照片終於呈現在世人眼前。(中研院提供)
經六國科學家的努力,史上第一張黑洞照片終於呈現在世人眼前。(中研院提供)

 

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