特殊金属丰度指向理论“禁区”

从2015年起，美国激光干涉引力波天文台（LIGO）及欧洲室女座引力波天文台（Virgo）的引力波观测实验已经发现了几十倍太阳质量的黑洞，质量远高于先前已知的银河系里的恒星级黑洞。

但是，新发现的这颗70倍太阳质量的超级黑洞，确认了银河系存在着更大质量的恒星级黑洞，刷新了人类对于恒星级黑洞质量上限的认知。

恒星有个属性叫金属丰度，指的是非氢氦元素在恒星中的比值。论文第一作者刘继峰介绍说，一般模型认为大质量恒星级黑洞主要形成于低金属丰度（低于1/5太阳金属丰度）环境中，LB-1却有一个与太阳金属丰度相近的B型星。目前恒星演化模型只允许在太阳金属丰度下形成最大为25倍太阳质量的黑洞，因此，LB-1中黑洞的质量已经进入了现有恒星演化理论的“禁区”。

现有理论认为，恒星在形成黑洞前，会吹出星风丧失物质，因此恒星级黑洞不会特别重。宇宙中最重的恒星大概只有几百个太阳质量，理论预言其演化晚期形成的黑洞最大也就20多个太阳质量。之前发现的黑洞都没超过这个量级。

LB-1的发现可能意味着有关恒星演化形成黑洞的理论将被改写，或者以前某种黑洞形成机制被忽视。

另一种可能性是，LB-1中的黑洞或许不是由一颗恒星坍缩形成的。研究人员猜想，LB-1最初是一个三体系统，观测到的B型星位于最外轨道，是质量最小的组成部分，而现在的黑洞是由最初内部的双星形成的双黑洞并合而成。在这种情形下，该系统将是黑洞并合事件的绝佳候选体，并为研究三体系统中双黑洞形成提供了独一无二的实验室。

“光谱之王”和“黑洞之王”彼此成就

天文学家给这个包含黑洞的双星系统命名为LB-1，是为了纪念LAMOST在发现这颗巨大恒星级黑洞上作出的贡献。

这颗“黑洞之王”的发现充分证实了LAMOST望远镜强大的光谱获取能力。LAMOST拥有4000颗“眼睛”（4000根光纤），一次能观测近4000个天体。

2019年3月，LAMOST公开发布了1125万条光谱，成为全球首个突破千万的光谱巡天项目，被天文学家誉为全世界光谱获取率最高的“光谱之王”。

从2016年11月开始，为了发现和研究光谱双星，研究人员利用LAMOST对3000多颗恒星历时两年进行了26次观测，累计曝光时间约40小时。如果利用一架普通4米望远镜专门来寻找这样一颗黑洞（一年观测365天，每天观测8小时），同样的几率下，则需要40年的时间！这充分体现出LAMOST超高的观测效率！

“工欲善其事必先利其器”，这颗迄今为止最大质量的恒星级黑洞，标志着利用LAMOST巡天优势搜寻黑洞新时代的到来。

相信“光谱之王”和“黑洞之王”的彼此成就将成为天文界的一段佳话。

LB-1是一个X射线辐射宁静的双星系统，利用常规X射线方法搜寻这类黑洞是行不通的。长期以来，人们认为径向速度监测可以发现平静态的黑洞双星，这颗迄今最大质量黑洞的发现证实了这一点。利用LAMOST大规模巡天优势和速度监测方法，相信天文学家将会发现一批深藏不露的平静态黑洞, 从而逐步揭开这个“黑暗家族”的内幕，为研究黑洞成员的形成演化以及质量分布迈出标志性的一步。就像LIGO台长大卫·雷茨评论的，LB-1的发现将推动黑洞天体物理研究的复兴。

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(责编：庞冠华、许荩文)

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