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我科学家成功测量一类黑洞质量

2013年11月29日来源: 光明日报编辑:黄丽娟我有话说

         光明日报北京11月28日电(记者齐芳、杨舒)科学家们认为在遥远星系中闪耀的X射线极亮天体中往往存在一个黑洞,但如何确定这个黑洞的质量是个世界性的难题。由中科院国家天文台刘继峰研究员领衔的国际团队首次对这种黑洞进行了成功测量,这也是迄今为止国际上对这类黑洞唯一一例成功的测量。研究成果发表在28日出版的《自然》杂志上,被审稿人称为“夺取了这个领域的圣杯”。

我科学家成功测量一类黑洞质量

X射线极亮源M101 ULX-1概念图。

我科学家成功测量一类黑洞质量

X射线极亮源M101 ULX-1位于漩涡星系M101的一个悬臂上。(国家天文台供图)

  自上世纪90年代以来,天文学家在距离地球几千万光年的遥远星系中发现了一批X射线光度极高的天体。对于这些天体中黑洞的大小,科学界有两种假说:一种假说认为,这种黑洞的质量比太阳大100~1000倍,是中等质量黑洞;另一种假说认为,这种黑洞是拥有更高辐射效率的恒星质量黑洞。但20多年来,因为技术难度太大,始终没有人能给出答案。因为这种天体中心黑洞质量的精确测量具有极为重要的科学意义和深远的影响,它成为学界研究的焦点,被誉为X射线极亮源研究领域的“圣杯”。

  科研团队选择了位于大熊座的M101星系作为研究对象,这个星系拥有一颗X射线极亮天体,天体中心是一个黑洞。“科学家们原来猜测,这个黑洞很可能是中等质量黑洞。”刘继峰说,但测量结果显示,它只是恒星质量黑洞,质量至少是太阳的5倍,很可能是20~30倍。

  这一成果不仅为X射线极亮天体中黑洞的测量提供了一种解决方案,也对现有天体物理学理论提出了挑战。黑洞有一种重要的现象——黑洞吸积。简单地说,就是黑洞周围的气体不断向黑洞中心流动的过程。刘继峰解释说,传统理论认为,恒星风不足以形成强的黑洞吸积,但他们的研究结果恰恰相反——吸积可能是透过捕获恒星风而形成。

  国家天文台副台长薛随建表示,这一成果对于科学家了解黑洞的形成、黑洞机理的理解与认知,都有非常重要的作用。在国际天文与天体物理研究领域有着重要的科学意义和深远的影响,“这一成果已将当前国际天文界现有的观测能力发挥到极致,在这一领域的下一个大突破恐怕要等到下一代天文望远镜建成后才能出现”。

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