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中新网北京2月19日电 (记者 孙自法)明升官网明升体育app院国家天文台最新消息，中外三个科研团队分别对历史上发现的第一个恒星级黑洞——天鹅座X1(Cygnus X-1)的距离、质量、自旋及其演化做出最为精确的测量和限制，发现该X射线黑洞双星系统包含一个21倍太阳质量的黑洞，且自转速度极接近光速。

这是明升体育app家迄今发现并确认的唯一一个黑洞质量超过20倍太阳质量、且自转如此之快的X射线双星系统。

北京时间2月19日凌晨，这项由澳大利亚、美国和明升官网的三个团队分别独立完成的重要天文研究成果，在国际明升体育app期刊《明升体育app》和《天体物理学报》以三篇论文联合发表。其中，中科院国家天文台苟利军研究员及学生赵雪杉、郑雪莹为《明升体育app》论文合作者，并作为第一作者及通讯作者在《天体物理学报》发表关于黑洞自转精确测量的论文。

曾让霍金认赌服输

天鹅座X1是一个X射线双星系统，除包含能够产生X射线源的致密星之外，还包含一个蓝巨星。

该系统自1964年被美国探空火箭首次发现以来，其中致密天体究竟是黑洞还是中子星的问题，一直是高能天体物理研究领域的热点。

上世纪70年代，物理学家索恩和霍金曾为此立下字据打赌。直到上世纪90年代，越来越多的观测证据表明该系统中心应该是黑洞，霍金才签字表示认赌服输。

精确测量“一波三折”

不过，这个黑洞双星系统的性质此前一直缺乏精确的测量。2011年，苟利军和合作者对这颗黑洞的性质首次进行精确测量尝试，当时得出的结果是：这个黑洞系统与地球的距离为6067光年，质量为14.8倍的太阳质量，并且发现黑洞的视界面在以72%的光速转动。

2013年，欧洲空间局的盖亚(GAIA)卫星发射升空，计划对银河系包括天鹅座X1在内的10亿颗恒星的距离进行精确测量，其给出天鹅座X1的距离约为7100光年。

最新发表于《明升体育app》的论文中，澳大利亚柯廷大学米勒-琼斯教授领导团队利用美国的甚长基线干涉阵列(VLBA)，通过三角视差方法对天鹅座X1的距离再次进行测量和确认。他们把新的观测数据和之前的观测数据相结合，同时消除了天鹅座X1的喷流运动所导致的系统误差效应之后，最终得到天鹅座X1黑洞的最新距离为7240光年，精度达到8%。

在此基础之上，合作团队重新分析光学数据，发现该黑洞质量增加50%，增至21倍太阳质量，精度为10%。这也成为X射线双星系统中，目前唯一一个主星质量超过20倍太阳质量的黑洞X射线双星系统。

精确限制自转速度

黑洞自转仅仅影响靠近黑洞视界面大约几百公里的范围，所以，其自转速度需要利用位于此区域的吸积盘所产生的光子能量更高的X射线波段数据来推断。

苟利军团队结合新得到的距离和质量的测量结果，通过分析X射线光谱数据，从而实现对黑洞自转速度的精确限制，相比之前的测量结果，发现此次测量的天鹅座X1黑洞转动更加极端，黑洞视界面正在以至少95%的光速自转，这也是目前已知的唯一一个以如此高速度转动的黑洞系统。

与引力波探测比较

系统参数完整并且高精度的测量，也使得研究团队可以对天鹅座X1黑洞双星系统的演化过程做出一个更严格的限制。澳大利亚莫纳什大学曼德尔教授领衔团队发表恒星演化论文称，要想形成如此重量并且转动极快的黑洞，星风损失应该要比之前预计的小好几倍，而此黑洞的前身星重达60倍的太阳质量。

苟利军研究员表示，精确的系统参数测量也给明升体育app家提供了和引力波所探测到的黑洞进行比较的机会。天鹅座X1的自转极快，它和引力波所发现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。