天文学家估计过，银河系内应该含有上亿个恒星黑洞，但它们完全不活跃，质量介于太阳质量 5～20 倍。然而中国科学家领导的团队现在发现了不符理论的恒星黑洞，质量重达太阳 70 倍，给天文界带来一道新难题。
黑洞是宇宙中肉眼不可见的物体，除非它们很积极吸收物质形成吸积盘，气体摩擦时释放大量辐射才会被发现，否则平常都安静埋伏在宇宙背景中。中子星、黑洞产生的吸积盘辐射多半处于光谱 X 射线区域，因此科学家常透过搜寻 X 射线源来判定黑洞位置，目前我们已用这种方法确定了银河系中几个恒星黑洞，质量比太阳大 5～20 倍。
要测量黑洞的质量很简单，其中一个方法就是确定围绕黑洞运转的恒星速度，恒星移动越快、代表黑洞质量越大；但寻找黑洞的难易度就得视黑洞质量大小而定，按照质量大小，黑洞可以分类为微型黑洞（又称量子黑洞，尚未证实）、恒星黑洞、中等质量黑洞（尚未证实）和超大质量黑洞，一般来说，超大质量黑洞因吸积盘辐射够亮，所以最容易被望远镜发现。
但质量只有太阳五～数十倍的恒星黑洞（Stellar black hole）存在感相当薄弱，它们的引力不足以吸取大量物质发出强大辐射，因此，搜寻 X 射线源这方法通常找不到恒星黑洞。
由中国科学院国家天文台天文学家刘继峰（JiFeng Liu）领导的国际团队，只好尝试其他大海捞针的方法来搜索恒星黑洞。利用位于中国的郭守敬望远镜（Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopy Telescope，LAMOST），研究人员打算直接寻找有否恒星围绕着某个不可见天体运转，如此一来便不用管该怎么寻找黑洞的微弱吸积盘，这种方法即如今我们搜寻系外行星的径向速度法。
出现质量远超理论上限的恒星黑洞
很快地，团队就发现一个距离距地球 1.5 万光年的联星系统，其中有颗 B 型主序星轨道发生些微摆动，围着一个“看不见的天体”坐着周期性运动。进一步使用西班牙的加那利大型望远镜和美国凯克天文台分析观察后，团队发现 B 型主序星约 3,500 万岁，质量为太阳 8 倍，每 79 天绕行系统中另一个神秘物体 LB-1，拥有让人惊艳的圆形轨道。
此外，分析 LB-1 的光谱性质后，研究人员指出这个“看不见的天体”极可能是个黑洞，且质量约太阳 70 倍。到这里，天文学家头大了：根据目前的恒星演化模型，至少在我们银河系内，不应该存在这种质量等级的黑洞，单一颗恒星再怎么巨大，重力塌缩后顶多也只能形成太阳质量 25 倍的恒星黑洞，不可能高达 70 倍。
科学家对 LB-1 的异常质量有两种解释，第一，LB-1 不是来自单颗恒星塌缩，而是 2 颗恒星塌缩成 2 个恒星黑洞，然后再合并在一起，这代表该系统最初其实是三星系统；第二种更合理的解释是，LB-1 实际上是由 2 个彼此正相互绕行的黑洞组成。如果这个假设属实，将和 LIGO 最近新发现的引力波观测结果相吻合。
在那些比银河系还要庞大的星系或类星体中心，黑洞质量可能高达太阳数十亿倍，但它们的起源至今还在辩论中。究竟我们该怎么分类黑洞的尺寸？它们又如何相互作用？要完全了解黑洞的形成、成长、影响与周边环境，科学界还有很长一段路要走。
新论文发表在《自然》（Nature）期刊。
- The discovery of an epic black hole is defying astronomical theory
- Can stellar black holes get any bigger? Seems that’s a yes
- A newfound black hole in the Milky Way is weirdly heavy
- Scientists Just Found an “Impossible" Black Hole in The Milky Way Galaxy
- A surprisingly big black hole might have swallowed a star from the inside out
（首图来源：中国科学院国家天文台）
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