【黑洞|人类发现的第一个黑洞，给了科学家一个响亮的“耳光”】

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1915年 ， 伟大的科学家爱因斯坦提出了著名的广义相对论 ， 带领我们从科学的角度认识了宇宙天体中所蕴含的物理学 。
1916年 ， 德国天文学家卡尔·史瓦西利用广义相对论 ， 推导出了一种神秘的天体：这种天体具有无与伦比的引力 ， 在一定范围内甚至连光都无法逃脱 ， 这就是黑洞 。

黑洞的概念一经提出 ， 就震惊了世界 ， 但也很快就广为接受 。 但是 ， 随之而来的一个问题就是：既然连光都无法逃脱 ， 我们该如何寻找这种天体呢？
科学家们总是有办法的 ， 既然黑洞能够吞噬一切物质 ， 那么如果我们发现宇宙中有恒星出现被掠夺物质的情况 ， 但又观测不到吞噬者 ， 就可以证明这个吞噬者是黑洞 。
果然 ， 在1964年的时候 ， 科学家终于找到了这样的宇宙现象 。 在距离我们6040光年的位置上 ， 科学家们观测到了一个双星系统 。 该系统中包含一颗名为HDE 226868的蓝超巨星 ， 直径达2500万公里 ， 质量是太阳的24倍；还有一颗巨大的致密星 ， 当时的计算结果是质量达到了太阳的14倍 。

刚刚发现这个双星系统的时候 ， 科学家们极其兴奋 ， 相信自己发现了人类历史上第一个黑洞 。 当时著名科学家斯蒂芬·霍金表示了质疑 ， 与另一位科学家基恩·索普打赌 。 事实证明 ， 霍金错了 ， 这个双星系统中真的有一个黑洞 。 直到今天 ， 这个拥有第一个被发现的黑洞的双星系统仍然广为关注 ， 它就是天鹅座-X1 。
按说作为人类发现的第一个黑洞 ， 天鹅座-X1应该被科学家们研究得比较深入了 ， 最起码一些基本信息是非常了解的 。 而事实告诉我们 ， 这个黑洞在被发现的57年后 ， 给了我们一记响亮的“嘴巴” ， 因为我们此前连它的质量都搞错了……
实际上 ， 关于天鹅座-X1的一些基本信息 ， 科学家们一直在不断地观测和完善中 。 10年前 ， 中科院国家天文台研究员苟利军就和同事们进行了一次观测 ， 当时的数据是黑洞质量约为太阳的14.8倍 ， 距离我们6067光年 。

最近 ， 他带领着自己的团队 ， 和来自于澳大利亚以及美国的科学家团队再一次进行了新的视差观测 ， 同时利用了位于美国墨西哥州的超长基线阵列对黑洞的吸积盘进行跟踪后 ， 得出了新的结论 。
事实证明 ， 此前的数据错了 ， 天鹅座-X1比此前以为的要更远 。 同时 ， 由于天体的半径和质量是根据距离来计算的 ， 这意味着其质量也比此前计算的要更大 。
研究团队这一次更新的数据显示 ， 天鹅座-X1距离我们大约是7240光年 ， 精度达到了8% 。 值得注意的是 ， 2013年时 ， 欧洲航天局的盖亚卫星也提供过一个数据 ， 认为天鹅座-X1距离我们约为7100光年 ， 这意味着本次研究和盖亚卫星的数据高度吻合 ， 非常可信 。 按照更新后的距离数据计算发现 ， 这个黑洞的质量大约是太阳的21倍 ， 比此前的数据提高了一半 。

来自于澳大利亚国际射电天文研究中心（ICRAR）、科廷大学的天文学家詹姆斯·米勒·琼斯是本次观测的领导者 ， 他说：“我们通过射电望远镜对天鹅座-X1中这个人类历史上第一个被发现的黑洞进行了精确的观测……”
超长基线阵列是一个跨度达到了8000公里的射电望远镜 ， 其观测精度是哈勃太空望远镜的500倍 。 正是通过它的强大观测能力 ， 以及以往数据的参考 ， 同时消除了黑洞产生的喷流所造成的系统误差之后 ， 研究团队才获得了这个前所未有的精确结果 。
在此之前 ， 科学家们观测到的大质量恒星级黑洞都是利用引力波发现的 ， 而通过电磁波的方式发现的最大黑洞是M33 X-7 ， 其质量大约是太阳的15.65倍 。 而在这一次数据更新后 ， 天鹅座-X1黑洞也成为了“不通过引力波而发现的最巨大恒星级黑洞” 。 而且 ， 不论是天鹅座-X1还是M33 X-7 ， 都对“我们关于大质量恒星如何演化为黑洞的理论形成了挑战” 。
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我们知道 ， 恒星在发光发热的同时 ， 还会以恒星风的形式向外抛射自己的物质 。 “不过 ， 如果要形成如此大质量的黑洞 ， 我们就不得不降低这颗明亮的恒星在其一生之中所损失的质量 。 ”澳大利亚ARC引力波发现卓越中心（OzGrav）的理论天体物理学家伊利亚·曼德尔表示 。
科学家们据此推测 ， 天鹅座X-1的黑洞在形成之前 ， 其前身大质量恒星大约是太阳质量的60倍 。 在进入到演化末期时 ， 它也有一个不一样的死亡方式 ， 那就是先把自己的外壳炸掉 ， 然后跳过超新星爆发的环节直接坍缩为黑洞 。
而随着这个黑洞质量的修正 ， 它的伴星HDE 226868的质量也比以往的数据有所提高 ， 大约是太阳的40倍 。 未来 ， 这颗同样质量惊人的恒星也会以黑洞的形式收场 ， 届时天鹅座X-1将会变成双黑洞系统 ， 甚至有望上演双黑洞碰撞的精彩场面 。 不过 ， 考虑到两颗天体之间的距离 ， 科学家认为它们恐怕即使宇宙年龄翻倍 ， 也就是再过138亿年 ， 它们都无法碰撞 。

在本次研究中 ， 我国科学家团队主要通过对黑洞的X射线进行观测和分析 ， 精确测量了黑洞的自转速度 ， 令他们震惊的是 ， 这个黑洞的自转速度相当惊人 ， 甚至超过了95%光速！
在此之前 ， 科学家通过引力波探测到的双黑洞相撞事件中的两个主角自转速度都相当慢 ， 这意味着天鹅座X-1的演化方式和以往的双黑洞有所不同 。
总之 ， 作为人类发现的第一个黑洞以及它所在的双星系统 ， 天鹅座X-1对于我们来说仍然具有重要的意义 。 趁着蓝超巨星尚未爆发之前 ， 科学家们也会把握住机会对它们进行观测 ， 并且预测双黑洞可能的演化路径 。

当然了 ， 也有人可能会关心 ， 天鹅座X-1的数据未来会不会又出现变动？谁知道呢？毕竟天体距离的测量实在是非常困难 ， 科学家们已经不止一次修正过天体的距离了 ， 随着越来越多的天体距离推测方法被提出 ， 相信这样的数据也会越来越准确的 。

来源：(姿势分子knowledge)

【】网址：/a/2021/0223/kd733503.html

标题：黑洞|人类发现的第一个黑洞，给了科学家一个响亮的“耳光”