新華社北京１１月２８日電（記者 吳晶晶）中科院國家天文臺(tái)研究員劉繼峰領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊(duì)在世界上首次成功測量到Ｘ射線極亮天體的黑洞質(zhì)量，在該領(lǐng)域獲得重大突破，將增進(jìn)人們對(duì)黑洞及其周圍極端物理過程的認(rèn)識(shí)。該研究成果２８日發(fā)表在國際權(quán)威雜志《自然》上。
據(jù)介紹，自上世紀(jì)九十年代，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)太陽質(zhì)量的恒星級(jí)黑洞。國際天文和天體物理界對(duì)此一直難以定論，眾說紛紜。
“要確定這些天體是什么，關(guān)鍵與難點(diǎn)是通過動(dòng)力學(xué)方法測定其中心黑洞的質(zhì)量。這不僅可以解決關(guān)于這類天體本質(zhì)的爭論，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?！眲⒗^峰說。
由于這類天體距離我們十分遙遠(yuǎn)，通常為幾千萬光年，同時(shí)Ｘ射線照射黑洞吸積盤而產(chǎn)生的光污染也非常強(qiáng)，因此測量極其困難。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)行長時(shí)間觀測，但均未獲得成功。盡管技術(shù)難度大，但由于其科學(xué)重要性和影響深遠(yuǎn)性，中心黑洞質(zhì)量的精確測量仍是學(xué)界孜孜以求的目標(biāo)，被譽(yù)為這一領(lǐng)域的“圣杯”。
劉繼峰團(tuán)隊(duì)通過精心設(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)的觀測時(shí)間，在三個(gè)月的時(shí)間跨度上對(duì)漩渦星系中Ｘ射線極亮源Ｍ１０１ＵＬＸ－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射線極亮源進(jìn)行觀測研究，這是我們成功的關(guān)鍵?！眲⒗^峰說，這個(gè)黑洞加伴星形成的黑洞雙星系統(tǒng)位于２２００萬光年之外，是人類迄今發(fā)現(xiàn)的距離地球最遙遠(yuǎn)的黑洞雙星。
通過觀測伴星光譜的移動(dòng)，經(jīng)過模型計(jì)算，劉繼峰等最終推斷出了中心黑洞的質(zhì)量，這是國際上對(duì)Ｘ射線極亮源動(dòng)力學(xué)質(zhì)量的首次、也是唯一一例成功的測量。
此外，劉繼峰團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，過去天文學(xué)家對(duì)黑洞吸積的“經(jīng)典”研究結(jié)果難以解釋他們最新觀測到的現(xiàn)象，“我們的研究結(jié)果突破了現(xiàn)有的理論框架范疇，如何對(duì)理論進(jìn)行進(jìn)一步擴(kuò)展，還有很多工作要做?！眲⒗^峰說。
