央廣網(wǎng)北京2月19日消息 據(jù)中央廣播電視總臺(tái)中國(guó)之聲《新聞晚高峰》報(bào)道，仰望蒼穹，浩瀚的宇宙有無(wú)數(shù)天體，其中一個(gè)特殊的存在就是黑洞，黑洞一直是宇宙中最神秘的謎團(tuán)之一。

黑洞是一種體積極小、質(zhì)量極大的天體，在宇宙中它如同“吞噬之口”，吞噬一切，連光也無(wú)法逃逸。

根據(jù)質(zhì)量的不同，黑洞大致分為恒星級(jí)黑洞(100倍太陽(yáng)質(zhì)量以下)、中等質(zhì)量黑洞(100-10萬(wàn)倍太陽(yáng)質(zhì)量)和超大質(zhì)量黑洞(10萬(wàn)倍太陽(yáng)質(zhì)量以上)。恒星級(jí)黑洞是由大質(zhì)量恒星死亡形成的，是宇宙中廣泛存在的 “居民”。

一顆恒星演化到最后如果剩下的質(zhì)量太多（大于3倍太陽(yáng)質(zhì)量），多到既不能形成白矮星，也不能成為中子星，一旦進(jìn)入死亡階段，就沒(méi)有任何力量可以阻止這顆恒星在終極引力的作用下持續(xù)塌縮，最終形成致密的黑洞。

歷史上人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)黑洞候選天體叫天鵝座X1。

天鵝座X1是一個(gè)X射線雙星系統(tǒng)，除了包含能夠產(chǎn)生X射線源的致密星之外，還包含一個(gè)藍(lán)巨星。自從這個(gè)系統(tǒng)在1964年被美國(guó)探空火箭首次發(fā)現(xiàn)以來(lái)，其中致密天體究竟是黑洞還是中子星的問(wèn)題一直是高能天體物理研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

上世紀(jì)70年代，物理學(xué)家索恩和霍金也為此打賭，還立下了字據(jù)。直到上世紀(jì)90年代，越來(lái)越多的觀測(cè)證據(jù)表明這個(gè)系統(tǒng)中心應(yīng)該是黑洞，霍金才簽字表示認(rèn)賭服輸。盡管霍金已經(jīng)認(rèn)輸，但對(duì)于這個(gè)系統(tǒng)的性質(zhì)一直缺乏精確的測(cè)量。

黑洞的質(zhì)量自然是個(gè)天文數(shù)字，但它到底有多重，距離我們多遠(yuǎn)呢？2011年，國(guó)家天文臺(tái)研究員茍利軍和合作者就把測(cè)量的目標(biāo)對(duì)準(zhǔn)了這顆黑洞?！八侨祟?lèi)發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)恒星級(jí)黑洞系統(tǒng)，吸引了更多的注意力。相比于其他黑洞，它是比較近的。正是這兩方面原因，吸引我們對(duì)它做非常詳細(xì)的研究。”茍利軍說(shuō)。

那么，黑洞如此之大，是通過(guò)什么方法測(cè)量它的質(zhì)量呢？茍利軍解釋?zhuān)瑴y(cè)量黑洞質(zhì)量的原理與測(cè)量地球、太陽(yáng)的質(zhì)量原理相同?！霸诘厍蛑?chē)性铝痢Ｎ覀儨y(cè)量出月亮到地球之間的距離，并且測(cè)量出月球運(yùn)動(dòng)速度，那就能算出地球的質(zhì)量。相似的，比如在太陽(yáng)周?chē)泻芏嘈行?，如果我們知道地球到太?yáng)之間的距離，知道地球的運(yùn)動(dòng)速度，那就能算出太陽(yáng)的質(zhì)量?！?/p>

但是，黑洞的神秘感要比太陽(yáng)和地球大得多，因此，測(cè)量的難度也更大，不確定性因素更多?！皽y(cè)量恒星運(yùn)動(dòng)，其軌道不一定是圓形，恒星圍繞黑洞繞轉(zhuǎn)的過(guò)程就不一定是圓形，可能是橢圓軌道。另外，恒星形狀也會(huì)發(fā)生一些形變，使其測(cè)量過(guò)程更加復(fù)雜。首先我們需要在觀測(cè)方面有比較好的精度，同時(shí)在得到觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合的過(guò)程中，需要考慮這種算法是不是完全?！逼埨娬f(shuō)。

2011年，茍利軍團(tuán)隊(duì)測(cè)量得出的結(jié)果是：這個(gè)黑洞系統(tǒng)與地球的距離為6067光年，質(zhì)量是太陽(yáng)的14.8倍，并且發(fā)現(xiàn)這個(gè)黑洞的視界面在以72%的光速轉(zhuǎn)動(dòng)。但兩年后，歐洲航空局的蓋亞衛(wèi)星發(fā)射升空，測(cè)量出的天鵝座X1的距離要更遠(yuǎn)一些，大約為7100光年。

因此，來(lái)自澳大利亞的團(tuán)隊(duì)，利用美國(guó)的甚長(zhǎng)基線干涉陣列，通過(guò)三角視差方法對(duì)天鵝座X1的距離再次進(jìn)行測(cè)量和確認(rèn)。結(jié)合中方的數(shù)據(jù)，得出天鵝座X1黑洞的最新距離為7240光年，與蓋亞衛(wèi)星給出的距離幾乎一致。茍利軍進(jìn)一步說(shuō)：“之前在擬合其距離過(guò)程中，我們有一些因素沒(méi)有考慮，比如噴流產(chǎn)生的效應(yīng)最后導(dǎo)致當(dāng)時(shí)所算結(jié)果有一定的誤差?？紤]了這些誤差效應(yīng)之后，我們最終得到了跟蓋亞衛(wèi)星一致的結(jié)果。”

在此基礎(chǔ)之上，合作團(tuán)隊(duì)重新分析光學(xué)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)黑洞質(zhì)量增加了50%，增加到了21倍的太陽(yáng)質(zhì)量，這是X射線雙星系統(tǒng)中目前唯一一個(gè)主星質(zhì)量超過(guò)20倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞X射線雙星系統(tǒng)。

同時(shí)，也發(fā)現(xiàn)此次測(cè)量的黑洞轉(zhuǎn)動(dòng)更加極端，黑洞視界面正在以至少95%的光速自轉(zhuǎn)，也就是基本接近光速了。這也是目前已知的唯一一個(gè)以如此高速度轉(zhuǎn)動(dòng)的黑洞系統(tǒng)。

這些測(cè)量結(jié)果在北京時(shí)間19日凌晨發(fā)表在國(guó)際科學(xué)期刊《科學(xué)》雜志和《天體物理學(xué)報(bào)》上。茍利軍指出，知道了黑洞的質(zhì)量和自轉(zhuǎn)速度有助于進(jìn)一步了解它周微的時(shí)空特性以及黑洞的演化史?！皩?duì)于黑洞，質(zhì)量和自轉(zhuǎn)速度是描述它的最基本特性。比如，我們想了解天鵝座黑洞周?chē)臅r(shí)空特性，首先需要知道這兩個(gè)物理量，之后可以做一些其他的事情，尤其是精確測(cè)量，還可以對(duì)黑洞的演化等做一番精確限制?！?/p>

在未來(lái)，更多的黑洞質(zhì)量、距離、自轉(zhuǎn)等屬性有望被揭示。茍利軍表示：“之前我們已經(jīng)測(cè)過(guò)好幾個(gè)其他系統(tǒng)黑洞，但是誤差相對(duì)較大，看在未來(lái)能否得到更多的觀測(cè)。我們還有性質(zhì)相對(duì)明確的源10多個(gè)，接下來(lái)具體選哪一個(gè)，還需要看哪一個(gè)更容易觀測(cè)?！?/p>