有史以来发现的第一个黑洞比以前想象的要大

新的观测表明，著名的天鹅座X-1黑洞(如图所示，它的伴星正在吞噬质量)的质量几乎是天文学家认为的1.5倍。

对称为天鹅座X-1的黑洞-恒星对的新观测表明，黑洞的重量约为太阳的21倍——比过去估计重近1.5倍。更新后的质量让天文学家重新思考一些形成黑洞的恒星是如何演化的。研究人员于2月18日在《科学》杂志在线版上报告说，对于存在于银河系中的恒星大小或恒星级黑洞来说，其母星通过恒星风散失的质量一定比预期的要少。

了解恒星在其一生中因恒星风损失了多少质量，对于了解这些恒星如何用重元素丰富其周围环境非常重要。这也是了解这些恒星爆炸并留下黑洞时的质量和成分的关键。

未参与这项工作的阿姆斯特丹大学天文学家TanaJoseph说，更新后的天鹅座X-1质量测量“是对旧宠的重大改变”。史蒂芬·霍金曾与物理学家基普·索恩打赌，1964年发现的天鹅座X-1系统不包含黑洞，但他在1990年承认了这个赌注，当时科学家们普遍认为天鹅座X-1系统包含地球上第一个已知的黑洞宇宙(SN：4/10/19)。

天文学家使用超长基线阵列(VLBA)对天鹅座X-1有了新的认识。这个由10个无线电天线组成的网络横跨美国，从夏威夷到维尔京群岛，共同形成一个大陆大小的无线电天线。2016年，VLBA跟踪了从天鹅座X-1的黑洞中喷出的射电明亮物质射流六天(黑洞及其伴星相互环绕一周所用的时间)。这些观察结果清楚地表明了黑洞在太空中的位置是如何在其轨道过程中发生变化的。这反过来又帮助研究人员改进了与天鹅座X-1的估计距离。

新的观测表明，天鹅座X-1距离地球约7,200光年，而不是之前估计的约6,000光年。这意味着天鹅座X-1中的恒星比天文学家想象的更亮，因此更大。研究人员估计，这颗恒星的重量约为40.6个太阳。黑洞的质量也必须更大，才能解释它对如此大质量恒星的引力牵引。科学家说，黑洞的质量约为21.2个太阳质量——比之前估计的14.8个太阳质量要重得多。

研究合著者、澳大利亚墨尔本莫纳什大学的天体物理学家IlyaMandel说，天鹅座X-1黑洞的新质量测量结果是如此之大，以至于它挑战了天文学家对坍缩形成黑洞的大质量恒星的理解。

曼德尔说：“有时恒星诞生时的质量非常大——有观测表明恒星诞生时的质量远远超过100个太阳质量。”但人们认为，如此巨大的恒星在变成黑洞之前会通过恒星风减轻大部分重量。恒星越大，它包含的重元素越多，它的恒星风就越强。因此，在像银河系这样富含重元素的星系中，大恒星——无论它们的初始质量如何——在坍缩成黑洞之前应该会缩小到大约15个太阳质量。

天鹅座X-1的21个太阳质量黑洞破坏了这个想法。

LIGO和Virgo引力波探测器在其他星系中发现了数十个太阳质量的黑洞(SN:1/21/21)。但这可能是因为LIGO观测的是宇宙早期存在的遥远星系，约瑟夫说。那时，重元素较少，所以恒星风较弱。通过新的天鹅座X-1测量，“现在我们不得不说，等等，与早期宇宙相比，我们处于[重元素]丰富的环境中......但我们仍然设法制造了这个非常大的黑洞，”她说，“所以也许我们没有像我们最初想象的那样通过恒星风失去那么多质量。”