天鵝座X-1 中的黑洞是最距離地球最近的黑洞之一,它于 1964 年被發(fā)現(xiàn),它是物理學(xué)家斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)和基普·索恩(Kip Thorne)之間一場著名科學(xué)爭論的焦點(diǎn),1974 年霍金打賭稱該恒星系統(tǒng)中沒有黑洞,但 1990 年霍金承認(rèn)之前自己的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。
在這項(xiàng)最新研究中,由天文學(xué)家組成的國際團(tuán)隊(duì)使用超長基線陣列——一個(gè)由分布在美國各地的 10 個(gè)天線組成的大型射電望遠(yuǎn)鏡,以及一種精密技術(shù)來測量太空距離。
國際射電天文學(xué)研究中心和科廷大學(xué)首席研究員詹姆斯·米勒·瓊斯(James Miller-Jones)稱,如果我們可以從不同位置觀察同一天體,就可以通過測量該天體相對(duì)于背景移動(dòng)的距離來計(jì)算它與地球之間的距離,如果你將手指伸在眼睛前方,輪流用一只眼睛看,會(huì)發(fā)現(xiàn)手指好像從一點(diǎn)跳躍至另一點(diǎn),這是完全相同的原理。
瓊斯說:“在 6 天時(shí)間里,我們觀測到黑洞的完整軌道,并使用 2011 年同一望遠(yuǎn)鏡陣列對(duì)同一天體系統(tǒng)的觀測結(jié)果,結(jié)果表明,該天體系統(tǒng)比之前預(yù)期的更遙遠(yuǎn),其中的黑洞質(zhì)量更大。”
研究報(bào)告合著作者之一、莫納什大學(xué)伊利亞·曼德爾(Ilya Mandel)稱,這個(gè)黑洞的質(zhì)量如此之大,實(shí)際上已經(jīng)挑戰(zhàn)了天文學(xué)家對(duì)其形成原理的認(rèn)知。恒星通過恒星風(fēng)向周圍環(huán)境流失質(zhì)量,但要產(chǎn)生如此大質(zhì)量的黑洞,我們需要減少明亮恒星的質(zhì)量。
曼德爾表示,天鵝座X-1 最初是一顆質(zhì)量大約是太陽 60 倍的恒星,在數(shù)萬年前坍塌,令人難以置信的是,它每隔 5.5 天環(huán)繞伴星運(yùn)行一周,它的伴星是一顆超巨星,公轉(zhuǎn)距離僅是地日距離的五分之一。
研究合著作者之一、中國科學(xué)院國家天文臺(tái)博士生趙雪山(音譯)稱,這些最新觀測表明,該黑洞的質(zhì)量是太陽的 20 多倍,比之前估計(jì)的增大 50%。通過對(duì)黑洞質(zhì)量和地球之間的距離的最新測量,我們能夠確認(rèn)天鵝座X-1 的旋轉(zhuǎn)速度非常快——幾乎接近光速,它比迄今為止發(fā)現(xiàn)的任何黑洞都要快。我的研究生涯剛剛開始,所以作為國際研究團(tuán)隊(duì)中的一員,幫助完善迄今發(fā)現(xiàn)的首個(gè)黑洞的屬性,是一個(gè)很好的學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)。
預(yù)計(jì) 2022 年,世界上最大的射電望遠(yuǎn)鏡——平方公里陣列(SKA),將在澳大利亞和南非開始建造。
瓊斯教授說:“研究黑洞就像揭開宇宙中的秘密,這是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性、但又令人興奮的研究領(lǐng)域。隨著下一代射電望遠(yuǎn)鏡的上線,將提高天體勘測的靈敏度,以越來越多的細(xì)節(jié)揭示宇宙的秘密,利用全球科學(xué)家和研究團(tuán)隊(duì)數(shù)十年的努力,可以更好地了解宇宙以及奇異極端的天體。”