2019年11月28日凌晨《Nature》发表了中国科学院国家天文台刘继峰、张昊彤研究团队关于“发现最大恒星级黑洞，超过70倍太阳质量”的科学研究成果，利用我国重大科技基础设施郭守敬望远镜（LAMOST），发现了在现有理论禁区内的黑洞，并且提供了一种新的寻找黑洞的方式！
黑洞的来历和第一个黑洞
黑洞是大家最熟悉不过的概念，自1916年大神史瓦西从爱因斯坦的广义相对论引力场公式中推导出史瓦西度规，也就是天体坍缩成黑洞的理论基础，当然现实理论这种不自转，不带电荷的黑洞是不存在的，但这为天文界提供了一种新的天体理论。
天鹅座X-1是一个银道面上著名的X射线源，它在1964年的一次探空火箭X射线观测时被发现，早期天文学家并不清楚这个位置为什么会发出强X射线，也不知道这是一个什么样的天体。但后来发现X-1是一个双星系统，一颗编号为HD 226868的蓝超巨星与一颗看不见致密天体互相公转。
根据对HD 226868恒星的光谱观测发现（引力红移），推算出了它的轨道周期与质量，继而测算出这可看不见的致密天体质量大约为太阳质量的14.8倍，根据史瓦西度规，这可看不见的致密天体选项只能是一个黑洞，这是在银河系内发现的第一个黑洞候选天体。
什么是恒星级黑洞
一般认为恒星型黑洞是25-30倍太阳质量以上的恒星在末期引力坍缩形成的黑洞，尚未经历黑洞合并等过程，仅仅通过吞噬物质来获得质量增长的黑洞。
恒星级黑洞：3~100个太阳质量之间；
中等质量黑洞：100~10万个太阳质量；
超大质量黑洞：几十万倍太阳质量，甚至上百万倍太阳质量
一般在引力坍缩过程中会伴随着超新星爆发，因此很多朋友会认为黑洞是在超新星爆炸中形成的，但其实这是一个误解，要纠正这个观念，我们先来了解下超新星爆发的简单过程。
超新星爆发有很多种，我们只简单介绍下核坍缩型超新星爆发，因为在这种条件会形成中子星或者黑洞。大质量恒星的生命最后阶段，核心已经形成铁元素，无法再提供对抗外壳重压的辐射压，此时核心的坍缩即刻将会开始。
核心崩溃是除了Ia型超新星以外所有超新星的爆发原因，有几种机理会解释核心坍缩的过程：
电子捕获
超越钱德拉塞卡极限
成对不稳定
是光致蜕变
当恒星内核发展到铁核，此时外壳将相内核坍缩，速度将达到光速的20%，泡利不相容的电子简并压无法抵抗已经超越钱德拉塞卡极限的核心质量，核心将坍缩成中子星或者黑洞(25-30倍太阳质量将直接坍缩为黑洞)。
简并态的核心坍缩时将会爆发光致蜕变和电子捕获的β衰变，这是伴随超新星爆发电中微子流的理论基础，如果内核质量超过15个太阳以上，那么此次超新星爆发可能不会发生，直接坍缩成黑洞！
另外一些超大质量的恒星内部过程则更复杂，因为超大质量恒星并不一定会演化到铁核，比如40-60M☉的恒星，会经历核数次坍缩，而60–130 M☉的恒星则可能在某次坍缩中达到重元素的瞬间聚变和成为一颗超新星，比较有意思的是恒星的质量和超新星爆发的亮度和规模并没有直接联系，反而在内核能形成镍-56的中等质量恒星会导致更明亮和持久的超新星爆发。
简单的说恒星型黑洞就是恒星在超新星爆发过程中或者不经历超新星爆发形成的恒星，尚未经历黑洞合并等过程，其质量增长是通过吞噬双星中的另一颗恒星物质完成。
关于LAMOST发现的最大恒星级黑洞
恒星级黑洞形成时质量并不高，根据以往的理论最多也就数倍最多二十五倍太阳质量以下，这个质量级别的黑洞吸积盘形成的X射线辐射非常微弱，如果不是近距离且有伴星让其肆意吞噬物质的话，比如X-1这样质量的黑洞，我们是很难发现的。
1964年X-1黑洞的发现给了天文界一个新的黑洞发现理论，即通过观测伴星的光谱来发现黑洞的蛛丝马迹，这计划看上去很美，但需要获取大量恒星的光谱，这对于一次观测只能获取数条光谱的当时来说简直就不可能！
LAMOST是专门为获取恒星的光谱而生，在LAMOST的焦平面上，密密麻麻的排布了4000条光纤，当聚焦完成后，这4000条光纤会通过伺服机构对准每一颗恒星，理论上每次都能获得4000条光谱，从落成到今天为止，LAMOST已经获取超过千万级别的恒星光谱。
刘继峰、张昊彤的团队从2016年期，在两年半的时间里对天区中的3000颗恒星进行了26次观测，发现了LB-1这颗B型星的吸收线的异常，可见的伴星运动揭示其可能是黑洞。
通过分析其发射光谱发现了黑洞吸积盘运动，根据恒星的光谱变化推算出两者的运动方式，继而计算出这个黑洞的质量大约为68+11-13M☉，这个质量远超早先发现的恒星型黑洞质量上限。
这是一个非常有意思的发现，这让天文学家颇为惊喜，喜的是又有了新的大发现，惊的是又要改写模型了，这将牵涉到一大批恒星和黑洞演化理论需要修改。不过可以确信LB-1并不是诞生就那么大，这也是研究双星演化的意义，因为黑洞的诞生以及双星中另一颗恒星演化到巨星时代的质量被大量吞噬，都是LB-1质量增长的重要原因！
也许刘继峰、张昊彤的团队未来的黑洞猎手计划会有进一步的伟大发现出现，我们希望挑战极限这样的发现一再发生，当然种花家作为围观群众是不嫌事大的！
