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2013年11月29日11:40 | 中國(guó)發(fā)展門(mén)戶(hù)網(wǎng) www.chinagate.cn | 給編輯寫(xiě)信 字號(hào)：T|T

原標(biāo)題：我科學(xué)家發(fā)現(xiàn)最遠(yuǎn)黑洞雙星

圖為X射線(xiàn)極亮源M101 ULX-1的概念圖。中科院國(guó)家天文臺(tái)研究員劉繼峰領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際團(tuán)隊(duì)在世界上首次成功測(cè)量到Ｘ射線(xiàn)極亮天體的黑洞質(zhì)量，在該領(lǐng)域獲得重大突破，將增進(jìn)人們對(duì)黑洞及其周?chē)鷺O端物理過(guò)程的認(rèn)識(shí)。該研究成果11月28日發(fā)表在國(guó)際權(quán)威雜志《自然》上。新華社發(fā)（中科院國(guó)家天文臺(tái)供圖）

圖為X射線(xiàn)極亮源M101 ULX-1位于漩渦星系M101的一個(gè)懸臂上，M101距離地球2200萬(wàn)光年。中科院國(guó)家天文臺(tái)研究員劉繼峰領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際團(tuán)隊(duì)在世界上首次成功測(cè)量到Ｘ射線(xiàn)極亮天體的黑洞質(zhì)量，在該領(lǐng)域獲得重大突破，將增進(jìn)人們對(duì)黑洞及其周?chē)鷺O端物理過(guò)程的認(rèn)識(shí)。該研究成果11月28日發(fā)表在國(guó)際權(quán)威雜志《自然》上。新華社發(fā)（中科院國(guó)家天文臺(tái)供圖）

11月28日，《自然》雜志發(fā)表了中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)劉繼峰研究員領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際團(tuán)隊(duì)對(duì)漩渦星系中X射線(xiàn)極亮源M101 ULX-1的研究成果，我國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)迄今距離地球最遙遠(yuǎn)的黑洞雙星。這是國(guó)際上對(duì)X射線(xiàn)極亮源動(dòng)力學(xué)質(zhì)量的首次、也是唯一一例成功的測(cè)量。該雜志審稿人認(rèn)為此項(xiàng)成果“奪取了這個(gè)領(lǐng)域的圣杯”。

自上世紀(jì)90年代，特別是兩顆造價(jià)分別為16億美元和7億歐元的錢(qián)德拉X射線(xiàn)空間望遠(yuǎn)鏡和XMM-牛頓X射線(xiàn)天文衛(wèi)星投入使用，天文學(xué)家陸續(xù)在遙遠(yuǎn)星系中發(fā)現(xiàn)了一批X射線(xiàn)光度極高的天體，它們可能是人們一直尋找的中等質(zhì)量黑洞，也可能是具有特殊輻射機(jī)制的幾個(gè)或幾十個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量的恒星級(jí)黑洞。國(guó)際天文和天體物理界對(duì)這類(lèi)X射線(xiàn)極亮源的本質(zhì)一直難以定論，眾說(shuō)紛紜。

此項(xiàng)研究的關(guān)鍵與難點(diǎn)為通過(guò)動(dòng)力學(xué)方法測(cè)定中心黑洞的質(zhì)量。如果可以成功確定，不僅可以解決關(guān)于這類(lèi)天體本質(zhì)的爭(zhēng)論，還可以增進(jìn)人們對(duì)黑洞形成、黑洞輻射機(jī)制的理解與認(rèn)知。對(duì)X射線(xiàn)極亮源行動(dòng)力學(xué)測(cè)量的原理為通過(guò)觀(guān)測(cè)伴星光譜的移動(dòng)來(lái)推斷出中心黑洞的質(zhì)量。但由于這類(lèi)天體距離我們十分遙遠(yuǎn)，通常為幾千萬(wàn)光年，同時(shí)X射線(xiàn)照射黑洞吸積盤(pán)而產(chǎn)生的光污染也非常強(qiáng)，測(cè)量極其困難。歐美學(xué)者多次利用世界最先進(jìn)的8至10米級(jí)光學(xué)/紅外望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間觀(guān)測(cè)，但均未成功。由于其科學(xué)重要性和影響深遠(yuǎn)性，中心黑洞質(zhì)量的精確測(cè)量被國(guó)際同行譽(yù)為X射線(xiàn)極亮源研究領(lǐng)域的“圣杯”。

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)劉繼峰研究員領(lǐng)導(dǎo)國(guó)際團(tuán)隊(duì)通過(guò)精心設(shè)計(jì)研究方案，巧妙選取有特色的天體目標(biāo)，成功申請(qǐng)到位于美國(guó)夏威夷的8米大型雙子望遠(yuǎn)鏡以及10米凱克望遠(yuǎn)鏡各20小時(shí)的觀(guān)測(cè)時(shí)間，在三個(gè)月的時(shí)間跨度上，對(duì)漩渦星系中X射線(xiàn)極亮源M101 ULX-1進(jìn)行了研究，并確認(rèn)其中心天體為一個(gè)質(zhì)量與恒星可比擬的黑洞。

“我們選擇了一個(gè)合適的X射線(xiàn)極亮源進(jìn)行觀(guān)測(cè)研究，這是我們成功的關(guān)鍵。”劉繼峰說(shuō)，這個(gè)黑洞加伴星形成的黑洞雙星系統(tǒng)位于2200萬(wàn)光年之外，是人類(lèi)迄今發(fā)現(xiàn)的距離地球最遙遠(yuǎn)的黑洞雙星。

通過(guò)觀(guān)測(cè)伴星光譜的移動(dòng)，經(jīng)過(guò)模型計(jì)算，劉繼峰等最終推斷出了中心黑洞的質(zhì)量，這是國(guó)際上對(duì)X射線(xiàn)極亮源動(dòng)力學(xué)質(zhì)量的首次、也是唯一一例成功的測(cè)量。

同時(shí)，通過(guò)對(duì)X射線(xiàn)譜的特性進(jìn)行分析，劉繼峰團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，他們最新觀(guān)測(cè)到的現(xiàn)象難以被以往黑洞吸積的“經(jīng)典”研究結(jié)果所解釋?zhuān)溲芯拷Y(jié)果突破了現(xiàn)有理論框架的范疇，成功摘得該領(lǐng)域的“圣杯”。

圖為X射線(xiàn)極亮源M101 ULX-1位于漩渦星系M101的一個(gè)懸臂上，M101距離地球2200萬(wàn)光年。 新華社發(fā)

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