近日,国家天文台的科学家们对外公布,发现了一个质量是太阳70倍的黑洞,被誉为“黑洞之王”。你知道吗?发现“黑洞之王”的郭守敬望远镜(LAMOST),由中国科学院南京天文光学技术研究所设计和制造。这个世界上独一无二的望远镜背后有哪些故事?现代快报记者独家专访了中科院院士、中科院南京天文光学技术研究所研究员崔向群。

  现代快报+/ZAKER南京记者

  阿里亚 胡玉梅/文 苏蕊/摄

  26次观测,捕捉到“黑洞之王”

  夜幕降临,位于河北燕山山脉深处的郭守敬望远镜(LAMOST)缓缓打开穹顶,开始科学观测。

  黑洞是一种不发光的神秘天体。“理论预言银河系有上亿颗恒星级黑洞,但迄今天文学家找到约20颗恒星级黑洞。而且,都是通过黑洞所发出的X射线来识别的、质量均小于25倍太阳质量的黑洞。”崔向群介绍,黑洞中能发出X射线的只占少数,那些“低调”的黑洞很难被找到。这次发现的黑洞就不发出X射线,没有LAMOST就发现不了它。

  据了解,这次发现“黑洞之王”,LAMOST观测了两年,做了26次观测,累积曝光时间约40个小时。

  崔向群告诉现代快报记者,中科院国家天文台的研究团队利用LAMOST望远镜,选择了一个天区中的3000多个天体进行监测。他们偶然发现,一颗蓝色恒星围绕一个“看不见的天体”做着周期性运动。不同寻常的光谱特征表明,这个“看不见的天体”极有可能是一颗黑洞。研究人员计算出该黑洞的质量大约是太阳的70倍。“它是迄今质量最大的恒星级黑洞,它的发现十分重要,有望推动恒星演化和黑洞形成理论的革新。”崔向群说。

  全球独款,一次可拍下4000个天体的光谱

  “LAMOST的中文名叫作大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜。为了纪念元代著名的天文学家郭守敬,取名‘郭守敬望远镜’。不过,大家还是喜欢叫它的英文缩写LAMOST。”崔向群说。

  LAMOST望远镜的结构完全由我国科学家独创,地球上没有第二台。它的“长相”独特,是一座指向天空的巨大白色建筑。“这样独特的外观,源于它的创新之处。”崔向群介绍,LAMOST的左边是一个圆顶,里面藏着一块反射镜叫Ma。该反射镜由24块1米的反射镜拼接而成。最右边是一座高40多米的塔,塔顶藏着另一块更大的反射镜叫Mb,该反射镜由37块1米的反射镜拼成。其中每个六边形反射镜都有半人高。观测时,星光首先进到圆顶里面,经过Ma的反射,穿过镜筒,到达主镜Mb。再经过Mb反射会聚,成像在中间的焦面上。

  LAMOST的绝活是可以一次性拍下4000个天体的光谱,正是这个优势助力天文学家发现了“黑洞之王”。光谱是什么?“就好比给人做身体检查,有了光谱才能辨别出遥远的天体有哪种物质,它们的含量有多少,还可以知道恒星的表面温度、运动速度等等。”崔向群说。

  LAMOST的焦面密密麻麻地排布了4000根光纤。遥远的星光来到LAMOST身体里,穿过一条条光纤,最终来到16台光谱仪上。再经过一系列复杂处理,天文学家就能得到星光里包含的各种信息。今年3月,LAMOST公开发布了1125万条光谱,被天文学家誉为全世界光谱获取率最高的“光谱之王”。崔向群介绍,国内外的天文学家利用这些观测资料,在天文领域开展研究。

  LAMOST未来可能“搬家”或新造一台

  利用LAMOST庞大的光谱数量,天文学家得以对银河系进行“星口普查”。崔向群介绍,天文学家利用LAMOST为银河系重新画像,刷新了银河系半径的大小,从原来的10万光年扩大到了20万光年。同时,科学家利用LAMOST发现了人类已知的锂含量最高的巨星,它的锂含量是同类恒星的3000倍以上,堪称“宇宙最大充电宝”。此外,LAMOST还找到了一批超高速行星,它们的速度快到甚至可以摆脱银河系的引力……

  “LAMOST正式观测是从2012年开始,不到10年时间就出了很多成果,这次黑洞的发现是其中比较有代表性的。接下来,利用LAMOST极高的观测效率,天文学家有望发现一大批‘深藏不露’的黑洞。”崔向群说,“我们在考虑怎么不断完善和提升LAMOST。”

  中科院国家天文台兴隆观测站位于河北兴隆燕山山脉深处。然而,由于灯光污染加重、雾霾等原因,观测夜从年平均200个减少到约120个。崔向群透露,为了更好发挥LAMOST的作用,未来有可能“搬家”到具备更好天文观测条件的西部或新造一台更大的同款望远镜。