天鹅座X-1系统的艺术渲染图
天文学家从不同角度观测了天鹅座X-1系统 ， 并利用地球的公转轨道测定了其相对背景恒星的运动 。
科学家们对历史上发现的首个恒星级黑洞（来自天鹅座X-1）的新观测结果让他们对这种神秘的宇宙天体产生了新疑问 。
当地时间2月18日报道 ， 来自中国、澳大利亚和美国的研究人员在《科学》杂志发文称 ， 天鹅座X-1系统包含一个迄今为止非引力波探测到的质量最大的恒星级黑洞 。 其质量是太阳质量的20多倍 ， 且自转速度近光速 。
天鹅座X-1是一个X射线双星系统 ， 除能够产生X射线源的致密星之外 ， 还包含一个蓝巨星 。 它在1964年首次出现在天文学家的视野中 。 著名物理学家霍金（Stephen Hawking）和索恩（Kip Thorne）曾有一次著名的科学赌局：霍金认为天鹅座X-1中的致密天体不是黑洞 。 1990年 ， Hawking认输了 。 在这项最新的工作中 ， 科学家使用超长基线阵列（VLBA）完成了更精确地测定 。
澳大利亚科廷大学教授、国际射电天文学研究中心（ICRAR）首席研究员James Miller-Jones说：“如果我们能够从不同的位置观察同一个物体 ， 就能通过测量该物体相对于背景的移动距离 ， 计算出它与地球的距离 。 在六天的时间里 ， 我们观测到了黑洞的完整轨道 。 通过与2011年的观测结果相比对 ， 我们发现天鹅座X-1与地球的距离比此前估计得更远——约7240光年 ， 其黑洞质量更是比预计值大得多 。 ”
澳大利亚莫纳什大学、ARC引力波卓越发现中心研究人员Ilya Mandel表示 ， 这个黑洞的超大质量已经对当前的黑洞形成理论构成挑战 。 他说：“恒星质量会通过表面的恒星风散失 ， 并流向周围环境 。 要形成如此沉重的黑洞 ， 明亮恒星损失的质量应该远低于此前的预估结果 。 天鹅座X-1中的黑洞最初是一颗60倍太阳质量的恒星 。 在数万年前塌缩后 ， 它每隔5.5天就能绕着它的超巨星伴星公转一周 ， 公转距离仅为地日距离的五分之一 。 新的观测结果表明 ， 这颗黑洞质量是太阳质量的20多倍 ， 高出预期近五成 。 ”
论文作者、现中国科学院国家天文台工作人员Xueshan Zhao说：“天鹅座X-1的自转速度接近光速 ， 这比迄今发现的其他黑洞都要快 。 ” 它和引力波探测到的黑洞系统表现出完全不同的转动特征 ， 这也意味着该X射线双星系统很有可能与引力波系统有着完全的不同形成机制 。
明年 ， 全球最大的射电望远镜——平方公里阵列（SKA）将启动建设 。 Jones教授说：“黑洞研究是一个既具有挑战性又令人兴奋的研究领域 。 随着下一代射电望远镜投入使用 ， 我们能够获得更多宇宙天体细节 。 这将是天文学发展的黄金时代 。 ”
科界原创
编译：雷鑫宇
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《科学》
期刊编号：0036-8075
原文链接：
https://phys.org/news/2021-02-black-hole-massive-thought.html
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