2019年11月28日，国际顶尖科学期刊《自然》在线发布了我国天文学家主导的一项重大发现。中国科学院国家天文台刘继峰、张昊彤研究员领导的研究团队发现了一颗迄今为止最大质量的恒星级黑洞，这颗70倍太阳质量的超大恒星级黑洞远超理论预言的质量上限，颠覆了人们对恒星级黑洞形成的认知，势必推动恒星演化和黑洞形成理论的革新。
一、宇宙吸光器
霍金在他的上一本书《十个问题》中写道：“事实有时比小说更神奇。黑洞最能体现这一点。它们比科幻小说家想象的要神奇。” 1915年，爱因斯坦提出了广义相对论，德国物理学家卡尔施瓦茨希尔德（Karl Schwarzschild）推导出了爱因斯坦场方程的精确解，从而预测了黑洞的存在。 从那时起，人类就从未停止过想象和探索这个神秘的天体。
1965年，天鹅座X-1因其强大的X射线辐射而成为第一个被发现的黑洞候选者。 2015年，首次检测到的引力波为黑洞的存在提供了更具体的证据。 在2019年，天文学家花了10年时间在四大洲捕获了具有八个观测点的黑洞的视觉证据-第一个黑洞“方荣”，使这个曾经“不可见而无形”的奇怪天体得以踪影 亲和力。 什么是黑洞？为什么几代天文学家对黑洞如此着迷？ 它不发光，具有很高的密度（将一颗恒星压缩成太阳质量的十倍，成为北京第六环大小的球体，该密度相当于黑洞的密度），并且具有超强的吸引力 力量。 即使最快的光线也无法逃脱经过的物质。 这种神奇的天体是一个黑洞。 因此，可以说黑洞是真正的宇宙真空“吸收剂”。
根据黑洞质量的不同，天文学家可以将黑洞粗略地分为星状黑洞（低于太阳质量的100倍），中等质量黑洞（相当于太阳质量的100倍的100倍），以及 超大质量黑洞（超过太阳质量的100,000倍）。 恒星黑洞是由大质量恒星的死亡形成的，并且是宇宙中普遍存在的“居民”。 如果恒星演化到末端，如果剩余质量太大（超过太阳质量的3倍），那么它一旦进入死亡阶段就无法形成白矮星或成为中子星， 不会有任何力阻止恒星达到其极限重力。 在不断塌陷的作用下，最后形成一个密集的黑洞。 球状星团和矮星系的中心可能有中等质量的黑洞，而超大质量的黑洞则存在于星系的中心。 例如，在银河系中心有一个质量约为太阳质量四百万倍的超大质量黑洞。
二、如何观测恒星级黑洞
黑洞神秘而又有趣，若龙潜深渊，隐藏爪牙，潜行于宇宙星海中。如果黑洞与一颗正常恒星组成一个密近双星系统，黑洞就会露出狰狞的爪牙，以强大的“胃口”直接把恒星伴星上的气体物质吸过来，形成吸积盘，发出明亮的X射线光（图一）。这些X射线光如同这些物质被黑洞吞噬前的“回光返照”，就是这一“照”成为天文学家过去这些年追寻黑洞踪迹的强有力线索。然后，天文学家会通过监测伴星的运动，测量黑洞的质量，这适用于明亮伴星的黑洞系统。另一种方法是对于稀少的双黑洞，科学家主要通过引力波实验聆听时空的涟漪，进而推知黑洞并合事件。
迄今为止，银河系中几乎所有的恒星级黑洞都是通过黑洞吸积伴星气体所发出的X射线来识别的。过去的五十年里，人们用该种方法发现了约二十颗黑洞，质量均在3到20倍太阳质量之间。
银河内有数以千亿计的恒星，按照理论预测，银河系中应该有上亿颗大质量死亡形成的恒星级黑洞，而在黑洞双星系统中，能够发出X射线辐射的只占一小部分。当黑洞和它的伴星距离较远时，我们的“大胃王”也会表现出平静温和的一面，那对于这些平静态（不吸积伴星气体）的黑洞如何来搜寻呢？天文学家在发现这颗最大恒星级黑洞的过程中给出了全新的答案。
图一 黑洞吸积喷射出X射线的艺术想象图（来自网络）
三、捕捉“深藏不露”的黑洞
国家天文台领导的研究团队在浩瀚星海中发现了一个表现异常的双星系统，这其中会不会包含一颗深藏不露的黑洞？700多天的追逐之路饱含了艰辛和精彩。
2016年初，LAMOST科学巡天部主任张昊彤研究员和云南天文台韩占文院士提出利用LAMOST观测双星光谱，开展双星系统的研究计划，并选择了开普勒一个天区（K2-0）中的3000多个天体进行了为期两年的光谱监测。在这其中有一颗“走路拉风”的B型星引起了研究人员的关注，这颗星表现出规律地周期性运动和不同寻常的光谱特征。
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