天鹅座X-1系统的艺术渲染图。
天文学家从不同角度观测了天鹅座X-1系统，并利用地球的公转轨道测定了其相对背景恒星的运动。
科学家们对历史上发现的首个恒星级黑洞（来自天鹅座X-1）的新观测结果让他们对这种神秘的宇宙天体产生了新疑问。
当地时间2月18日报道，来自中国、澳大利亚和美国的研究人员在《科学》杂志发文称，天鹅座X-1系统包含一个迄今为止非引力波探测到的质量最大的恒星级黑洞。其质量是太阳质量的20多倍，且自转速度近光速。
天鹅座X-1是一个X射线双星系统，除能够产生X射线源的致密星之外，还包含一个蓝巨星。它在1964年首次出现在天文学家的视野中。著名物理学家霍金（Stephen Hawking）和索恩（Kip Thorne）曾有一次著名的科学赌局：霍金认为天鹅座X-1中的致密天体不是黑洞。1990年，Hawking认输了。在这项最新的工作中，科学家使用超长基线阵列（VLBA）完成了更精确的测定。
澳大利亚科廷大学教授、国际射电天文学研究中心（ICRAR）首席研究员James Miller-Jones说：“如果我们能够从不同的位置观察同一个物体，就能通过测量该物体相对于背景的移动距离，计算出它与地球的距离。在六天的时间里，我们观测到了黑洞的完整轨道。通过与2011年的观测结果相比对，我们发现天鹅座X-1与地球的距离比此前估计的更远——约7240光年，其黑洞质量更是比预计值大得多。”
澳大利亚莫纳什大学、ARC引力波卓越发现中心研究人员Ilya Mandel表示，这个黑洞的超大质量已经对当前的黑洞形成理论构成挑战。他说：“恒星质量会通过表面的恒星风散失，并流向周围环境。要形成如此沉重的黑洞，明亮恒星损失的质量应该远低于此前的预估结果。天鹅座X-1中的黑洞最初是一颗60倍太阳质量的恒星。在数万年前塌缩后，它每隔5.5天就能绕着它的超巨星伴星公转一周，公转距离仅为地日距离的五分之一。新的观测结果表明，这颗黑洞质量是太阳质量的20多倍，高出预期近五成。”
论文作者、现中国科学院国家天文台工作人员Xueshan Zhao说：“天鹅座X-1的自转速度接近光速，这比迄今发现的其他黑洞都要快。” 它和引力波探测到的黑洞系统表现出完全不同的转动特征，这也意味着该X射线双星系统很有可能与引力波系统有着完全的不同形成机制。
明年，全球最大的射电望远镜——平方公里阵列（SKA）将启动建设。Jones教授说：“黑洞研究是一个既具有挑战性又令人兴奋的研究领域。随着下一代射电望远镜投入使用，我们能够获得更多宇宙天体细节。这将是天文学发展的黄金时代。”
科界原创
编译：雷鑫宇
审稿：西莫
责编：陈之涵
期刊来源：《科学》
期刊编号：0036-8075
原文链接：
https://phys.org/news/2021-02-black-hole-massive-thought.html
版权声明：本文由科界平台原创编译，中文内容仅供参考，一切内容以英文原版为准。转载请注明来源科技工作者之家—科界App。
