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“河北之眼”发现“黑洞之王”

2019-12-23

阅览提示

11月28日清晨,世界科学期刊《天然》发布了我国科学院国家地理台刘继峰、张昊彤研讨团队的一项严重发现。依托我国自主研发的国家严重科技根底设备郭守敬望远镜,研讨团队发现了一颗迄今为止质量最大的恒星级黑洞,并供给了一种使用LAMOST巡天优势寻找黑洞的新办法。

发现被称为“黑洞之王”的“功臣”——郭守敬望远镜,就被安放在国家地理台兴隆观测站。

这个巡天利器为什么挑选安放在这儿?它又是凭仗怎样的技能来推翻人们对恒星级黑洞构成的认知呢?

LB-1的艺术幻想图,中心黑色的点标明黑洞,周围赤色的圆盘代表切断的吸积盘,右下蓝色天体是伴星B型星。 发

为什么它能“看到”?

在河北省内燕山主峰雾灵山南麓的连营寨,10个现代化的地理圆顶矗立于生气勃勃的山脊之上。这儿便是当今亚洲规划最大的光学地理观测基地——我国科学院国家地理台兴隆观测站。兴隆观测站现在共有50厘米以上的地理望远镜9架,其间,闻名的郭守敬望远镜就在这儿。

LAMOST是国家严重科学工程之一,2010年4月被冠名为“郭守敬望远镜”。这是一架大视场兼备大口径新式光学望远镜,它是现在我国最大的光学望远镜,其有用通光口径到达4米,视场角直径为5度。郭守敬望远镜的结构彻底由我国的科学家首创,地球上没有第二架。

郭守敬望远镜结构设计特别,一起兼具大口径和大视场两个长处,大口径意味着更多的进光量,大视场意味着可观测的规划更广,可一起观测的方针数量更高。

郭守敬望远镜的焦面上安装了4000根能够自在移动的光纤,也便是说一次观测就能拍照近4000个天体的光谱。直到今日郭守敬望远镜仍是世界上光谱获取功率最高的望远镜。

它于2012年开端运转,至2015年上半年仅两年半的时刻,它获取的光谱数量就现已超越了世界上其他望远镜之前拍照一切光谱数量的总和。截止到2018年6月一期观测完毕,郭守敬望远镜一共获取了超越900万条光谱,而这个数字还将会跟着现已开端的二期观测而继续以惊人的速度添加。

使用郭守敬望远镜巨大的光谱数量,地理学家们得以对银河系进行“星口普查”。例如,地理学家使用郭守敬望远镜为银河系从头画像,两次改写了银河系半径巨细,从本来的5万光年扩展到了10万光年,添加了一倍;还有最近使用郭守敬望远镜发现了人类已知的锂含量最高的巨星,它的锂含量是同类恒星的3000倍以上,可谓“世界最大充电宝”;地理学家还经过郭守敬望远镜发现了万余颗来自世界前期的贫金属星,它们好像世界的“化石”相同记录了世界前期的演化信息;郭守敬望远镜找到了一批超高速星,它们的速度快到乃至能够脱节银河系的引力。

2016年秋季开端,研讨团队使用该望远镜展开双星课题研讨,历时两年监测了一个小天区内3000多颗恒星。效果发现,在一个X射线辐射安静的双星体系中,一颗8倍太阳质量的蓝色恒星,环绕一个“看不见的天体”做着周期性运动。不同寻常的光谱特征标明,那个“看不见的天体”极有或许是一颗黑洞。

研讨人员随即进行了“承认”:他们经过西班牙10.4米口径加纳利大望远镜和美国10米口径凯克望远镜,进一步承认了LB-1的光谱性质,计算出该黑洞的质量大约是太阳的70倍。

刘继峰标明,假如使用一架一般四米口径望远镜来寻找这样一颗黑洞,相同的几率下,则需求40年的时刻——这充沛体现出LAMOST超高的观测功率。“LB-1的发现标志着使用LAMOST巡天优势搜索黑洞新时代的到来”。

据了解,2019年3月,郭守敬望远镜揭露发布了1125万条光谱,成为全球首个打破千万的光谱巡天项目,被地理学家称为全世界光谱获取率最高的“光谱之王”。在此次黑洞发现过程中,郭守敬望远镜共为这项研讨做了26次观测,累积曝光时刻约40个小时。

为了留念LAMOST在发现这颗巨大恒星级黑洞上做出的奉献,地理学家给这个包括黑洞的双星体系命名为LB-1。

郭守敬望远镜。记者李响摄

为何会建在兴隆?

和一般望远镜不同,科研用的地理望远镜更大、更重、精度更高,一起也很难移动。因而,建造地理望远镜之前,有必要考虑一个重要的问题:建在哪儿?

地理学家们需求前往全国各地人迹罕至之处,挑选晴夜数较多、大气安静度较好的地址作为观测站的站址。

在挑选兴隆之前,担任选址的科学家们在荒郊野岭中寻找了11年,这期间的苦累同经常出现的生命危险比何足挂齿。为了找到优异的地理台址,其时动用了简直一切或许的手法,现在的兴隆站站址,是历经含辛茹苦才确认的。

兴隆观测站大气透明度好,且每年均匀有240~260个光谱观测夜,其间包括100~120个测光观测夜,晴夜数多,具有优异的地理观测条件和完善的后勤保障设备。

正是由于兴隆这样的优质地理位置,让科学家们把郭守敬望远镜安放在此。

兴隆观测基地隶属于我国科学院国家地理台和我国科学院光学地理要点实验室,于1965年初次踏勘,1968年开端投入使用,经过近50年的建造,成为亚洲大陆规划最大的光学地理观测基地。兴隆县隶属于河北省承德市,在北京的东北方向,基地则坐落兴隆县境内的燕山主峰南麓,均匀海拔约900米,地理坐标为东经117°34′38″,北纬40°23′45″。

兴隆观测基地现在口径大于50厘米的望远镜共有9台,分别为:郭守敬望远镜、2.16米地理望远镜、1.26米红外望远镜、1米反光望远镜、60/90厘米施密特望远镜、85厘米反光望远镜、80厘米反光望远镜、60厘米反光望远镜、50厘米反光望远镜,具有齐备的高、中、低色散光谱和高精度测光观测设备,勘探才能掩盖光学波段和近红外波段。

除LAMOST已发布了现在世界上最大的光谱数据库外,每年有百余人次的国内外地理学家使用2.16米等其他地理望远镜从事恒星、星系和太阳系内天体等多种地理观测研讨。依据基地2.16米地理望远镜等设备已获得多项重要研讨效果,包括国家天然科学二等奖一项,戎行科技进步一等奖一项,多篇论文宣告于NATURE等尖端学术期刊,多项效果当选年度十大地理科技展开,并在世界联测中发挥着重要作用。

LB-1和引力波并合事情、X射线办法发现的黑洞的质量散布。 发

还会带来哪些惊喜?

郭守敬望远镜建成之后,一次次的观测效果和技能成果,无一不给咱们带来惊喜。

本年1月,望远镜观测、研讨世界诞生初期的前史有了新展开:依据巡天获取的数以百万计的银河系恒星光谱,构成了现在世界上最大的贫金属星亮源表,这成为研讨银河系前期演化的名贵资源。

中科院国家地理台赵刚研讨团队使用LAMOST展开了世界上最大规划的贫金属星搜索项目。该团队李海宁等人使用LAMOST巡天数据挑选出一万余颗金属含量不到太阳百分之一的贫金属星候选体,构成了现在世界上最大的贫金属星亮源表。表中80%以上的方针十分合适现有地上观测设备进行高分辨率后续观测。

LAMOST贫金属星项目是世界上现在功率最高的同类搜索方案,项目的实施为国内外地理界供给了史无前例的大样本贫金属星。依据这些样本与Gaia卫星观测结合构成的大数据,将为咱们迎来恒星考古的新时代。

本年3月28日,LAMOST望远镜第6年光谱观测使命已圆满完毕,经过9个月的数据处理及质量剖析,包括先导巡天及前6年正式巡天的LAMOST-DR6数据集也于当月27日正式对我国国内地理学家和世界协作者发布。

中科院国家地理台指出,LAMOST-DR6光谱集成为现在世界上天区掩盖最齐备、巡天体积和采样密度最大、计算一致性最好、样本数量最多的地理数据集,这是我国地理根底数据库第一笔大规划的名贵储藏,将为研讨银河系及一般星系的构成与演化供给强有力的根底性数据。

银河系有许多伴星系,如坐落银盘下方的巨细麦哲伦星系,就像地球的引力牵着月亮转相同,银河系也牵着这些星系滚动。可是,此前科学家们都未能对其进行详细描绘。

本年7月,来自中科院地理大科学研讨中心特聘青年研讨员、上海地理台博士后李静,中科院国家地理台研讨员刘超等人使用郭守敬望远镜第一次描绘出了银河系的一个伴星系——人马座矮星系的星流的三维空间轨道散布,该项研讨效果现已宣告在《天体物理学报》杂志上。

11月14日,云南地理台双星与变星研讨团组研讨人员使用郭守敬望远镜光谱巡天数据和美国开普勒测光巡天数据,给出了现在为止最大的具有丰厚参数的双星物理参量星表,获得了1320颗双星的物理参数,为了解银河系内双星的全体性质,讨论双星的来源和演化供给了重要的观测根底。

对地理观测而言,“光谱千万条,研讨第一条”。

现在,我国、美国、德国、比利时、丹麦等国家和地区的124所科研机构和大学的769位用户,正在使用LAMOST巡天数据展开研讨工作,并已在银河系结构与演化、恒星物理研讨、特别天体搜索等重要前沿范畴获得一系列有影响力的研讨效果。迄今共宣告438篇有显现度的SCI科研效果,引证4200余次。

中科院国家地理台标明,跟着LAMOST光谱巡天的继续展开及光谱数据的继续揭露发布,更多地理学家将使用LAMOST光谱数据在各个地理范畴展开不同标准的研讨,发生更多科研效果,从而推进人类进一步知道世界。

依托既有资源,兴隆县有关方面则标明,该县正与中科院国家地理台兴隆观测站等方面协作,正布局相关项目,展开星空科普工业。

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专家标明,凭借郭守敬望远镜超高的观测功率——

未来有望发现一大批黑洞

北京11月28日电我国科学院国家地理台11月28日宣告,该台研讨团队依托郭守敬望远镜发现了一个迄今质量最大的恒星级黑洞。这个黑洞质量约为太阳70倍,远超理论预言的质量上限,有望推进恒星演化和黑洞构成理论的改造。

黑洞是一种体积极小、质量极大的天体,好像一个世界“吞噬之口”,连光也无法逃逸。依据质量不同,黑洞一般分为恒星级黑洞、中等质量黑洞和超大质量黑洞。其间,恒星级黑洞由大质量恒星逝世构成,是世界中广泛存在的“居民”,理论预言银河系中有上亿颗恒星级黑洞。

但地理学家迄今仅在银河系发现约20颗恒星级黑洞,且质量均小于20倍太阳质量,需经过黑洞吸积伴星气体所宣布的X射线来辨认。当时干流的恒星演化理论预言,在太阳金属丰度下只能构成最大为25倍太阳质量的黑洞。

2016年秋季开端,国家地理台刘继峰、张昊彤研讨团队使用郭守敬望远镜展开双星课题研讨,发现在间隔地球约1.4万光年的一个X射线辐射安静的双星体系中,一颗8倍太阳质量的蓝色恒星环绕一个“看不见的天体”做着周期性运动。不同寻常的光谱特征标明,那个“看不见的天体”极或许是一个黑洞。研讨人员随后进一步承认了LB-1的光谱性质,计算出该黑洞质量大约是太阳的70倍。

刘继峰标明,这颗新发现黑洞的质量现已进入了现有恒星演化理论的“禁区”。凭借郭守敬望远镜超高的观测功率,地理学家未来还有望发现一大批“深藏不露”的黑洞。

美国激光干与引力波地理台台长大卫·雷茨评论说,在银河系内发现70倍太阳质量的黑洞,将迫使地理学家改写恒星级黑洞的构成模型。

该研讨效果28日已在世界闻名学术期刊《天然》上宣告。

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