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《自然》两篇文章辩论国家天文台刘继峰团

时间:2023-08-05来源:网络作者:小白3

  《自然》两篇文章辩论国家天文台刘继峰团队发现的最大恒星级黑洞结论是否正确?

  据澎湃新闻:北京时间4月30日凌晨,世界顶尖学术期刊《自然》上发表的两篇文章上演隔空对话。

辩论题目是:中国科学院国家天文台刘继峰团队去年宣布发现的最大恒星级黑洞质量达到70倍太阳质量,结论是否正确?

  这两篇文章,一篇来自比利时鲁汶大学物理和天文系副教授乌格斯·萨那(Hugues Sana),题为《关于LB-1系统中70倍太阳质量黑洞的特征》;另一篇来自刘继峰团队,题为《回复关于LB-1系统中70倍太阳质量黑洞的特征》。

  其实在这之前,已有几个国际团队提出质疑,认为刘继峰团队下结论使用的关键前提有误,LB-1黑洞的质量远没有这么大,甚至根本不是黑洞,而是一颗中子星或恒星。

  刘继峰团队在回复文章中承认,实际情况比原先考虑的复杂,但新加进来的因素不足以推翻前提假设。

目前,他们正从一个后来发现的简洁角度切入重新分析,初步结果与之前一致,可达到65倍太阳质量,依然是史上最大的恒星级黑洞。

  他们也期待欧洲空间局的盖亚望远镜能给这场学术争论提供决定性的数据。

  在了解双方的观点之前,我们不妨先回到讨论的起点:一颗被评价为“不可能存在”的黑洞。

  “不可能”的黑洞

  2019年11月28日,《自然》发布国家天文台刘继峰、张昊彤研究团队的一项重大发现。

该团队依托郭守敬望远镜(LAMOST),在LB-1系统中发现一颗大约70倍太阳质量的黑洞。

  许多媒体报道时使用了“不可能”(impossible)来形容。

刘继峰本人在最开始发现它时也表示“不敢相信”,觉得这样的黑洞在银河系中“不应该”存在。

  其实,有一类位于星系中心的超大质量黑洞,门槛就是几百万倍太阳质量。

为什么LB-1黑洞才70倍太阳质量就不可能了?

  原来,研究团队判断LB-1黑洞属于“恒星级黑洞”,是天体物理中最小的一类黑洞,质量通常在3倍至几百倍太阳之间,由恒星爆炸而形成。

  一般而言,恒星中含有的金属丰度 越多,向外“刮”物质的星风就越强烈,大量质量提前流失。

依此推论,大质量的恒星级黑洞只能形成于低金属丰度的环境中。

以我们银河系的化学成分来看,不会出现超过30倍的恒星级黑洞。

  此前,天文学家们在银河系中找到的恒星级黑洞,确实都在20倍太阳质量以下。

  然而,这次发现的LB-1金属丰度与太阳近似(1.2倍),质量却接近太阳的70倍,显然是大大“超纲”了,直接挑战到现有的恒星演化理论。

  正因如此,美国激光干涉引力波天文台(LIGO)台长大卫雷茨(David Reitze)当时给出了很高的评价:“这一非凡的成果,将与过去四年里LIGO及Virgo探测到的双黑洞并合事件一起,推动黑洞天体物理研究的复兴。

  两个关键前提

  刘继峰团队是如何找到LB-1的?

  他们的工具是位于兴隆观测站的郭守敬望远镜(LAMOST),重点监测开普勒望远镜扫描过的一个天区,追踪其中的双星系统。

  他们创新性地使用了“径向速度法”来寻找静默的黑洞。

当天体靠近或远离观测方向,它的光谱会发生有规律的蓝移(频率变高)或红移(频率变低),就像救护车加速驶近时鸣笛声调变高,加速远离时声调又变低。

  他们偶然发现有一颗光谱为B型的恒星很惹眼,恒星的特征吸收线随时间摆动,但同时又有一条近乎静止,且和B型星反相位运行的氢发射线。

  这说明,它在绕着一个看不见的东西转动,而且那个天体质量很大,两者差异悬殊,导致恒星快速旋转,而看不见的家伙转动幅度很小。

  根据刘继峰团队的计算,B型星质量约为8倍太阳,按比例计算,看不见的天体质量高达70倍太阳质量,只能是黑洞了。

  从以上推演过程,我们发现要得出“70倍太阳质量”这个重磅结论,有两个关键前提:

  1、那个“看不见的家伙”的氢发射线只是几乎静止,并非真的静止不动。

它需要以非常轻微的幅度左右摆动,在图像上形成类似于酒瓶的形状。

不然的话,按摆动比例计算它的质量会超出天际,难以解释。

  2、看得见的B型星的质量真的有8倍太阳。

按比例计算,B型星质量越大,“看不见的家伙”质量也就越大。

  氢发射线真的轻微摆动了吗?

  尽管在论文发表之时,地球上最先进的光学望远精,包括位于夏威夷的10米凯克望远镜和位于西班牙的10.4米GTC望远镜也都跟进确认过,但此后,国际上质疑的声音依然不断。

  去年12月9日,美国加州大学伯克利分校研究生埃尔·巴德里(El-Badry)在预印本网站上传一篇未经同行评议的文章,认为那条氢发射线的轻微摆动是由B型星周围大气吸收造成的,其实是完全静止的。

这条氢发射线的来源因此不可能是一个黑洞。

  1月10日,德国-纽伦堡大学和波茨坦大学的天文学家团队则在《天文学与天体物理学》上发文称,这个天体可能根本不是黑洞,而是大质量中子星,甚至普通恒星。

  他们的破论点主要在前提2上。

一些化学元素迹象表明,看得见的B型星可能已经被剥离外壳,质量只剩下了1.1倍太阳质量。

以此计算,看不见的家伙只有2-3倍太阳质量。

  这次,比利时鲁汶大学萨那团队的评论文章以“续议事项”的形式发表。

他们的主要观点与巴德里相似,即氢发射线的轻微摆动是由B型星的吸收部造成的。

  他们认为,从目前数据来看,B型星的质量下限为4倍太阳质量,如果是两颗4倍太阳质量的恒星形成双星系统,且转速够快的话,那另一个恒星可能会探测不到。

  回复:最新观测和分析依然达到65倍太阳质量

  “续议事项”是《自然》在2018年底上线的板块,如果对此前《自然》发表过的论文出现特别有趣、及时的同行评论或阐释,即可以“续议事项”的形式刊登。

与此同时,被评论原文的作者获得一次回复机会。

如果编辑部认为该回应“建设性地推进了讨论”,就会将回复文章与“续议事项”文章同期发表。

  在回复文章中,刘继峰团队结合最新的光谱观测数据和分析,再次确认了关键前提依然成立。

B型星的质量最可能在5倍至8倍太阳质量之间,相对应的黑洞质量为23至65倍太阳质量。

  针对氢发射线轻微摆动问题,他们认为,虽然B型星吸收确实能移动氢发射线,但无法得出氢发射线静止的结论。

  事实上,氢发射线还受到其他多种因素的影响,其中B型星辐射和星风就会造成一种“对冲”B型星吸收的作用。

  此外,无论是氢发射线的形状还是宽度,都不像是产生于双星系统的周围环境。

  尽管如此,作者团队认可氢发射线问题要比原先设想的复杂。

他们发现,用帕邢发射线能更简单、更清晰地测量“看不见的天体”的轨道运动。

  刘继峰等介绍道,相关论文已经在筹备中,该研究初步结论是帕邢发射线的峰值点清除地显示相对于B型星的反相位轨道运动,再次表明是由另一个看不见的天体发出的,而不是双星系统的周围环境产生的。

  初步计算得到,看得见与看不见天体的质量比例在4.6–8.1之间,与氢发射线测出的结果一致。

  刘继峰团队的文章同时对德国团队提出的“剥除外壳”恒星问题作出了回应。

他们认为,这种猜测目前尚无观测支持,且“剥除外壳”恒星的寿命很短,恰好就被撞上的可能性很低。

  文章最后提到,这场学术辩论最终的裁判可能是盖亚望远镜。

结合该望远镜数据和开普勒第三定律,就能算出看得见和看不见天体的质量总和。

太阳天蝎座和水星水瓶座的分别

探寻两种星座特质的独特之处在占星学的领域里,太阳天蝎座和水星水瓶座是两个极具特色的星座组合,它们分别代表着不同的性格特征、思维方式和行为模式。

下面就来详细看看它们之间的区别。

性格本质的区别太阳天蝎座的人性格深沉内敛,充满神秘感。

他们就像隐藏在黑暗中的猎手,表面上可能平静如水,但内心却波涛汹涌。

天蝎座的人情感强烈,一旦爱上一个人或者专注于某件事,就会全身心地投入,有着不达目的誓不罢休的决心。

例如,在工作中,他们如果接到一个重要的项目,会全力以赴,哪怕遇到再大的困难也不会轻易放弃。

他们善于洞察他人的心思,有着敏锐的直觉,能够察觉到别人不易察觉的细节。

而水星水瓶座的人则以创新和独立著称。

他们思维活跃,喜欢追求新鲜事物,不喜欢受到传统观念的束缚。

水瓶座的人具有很强的人道主义精神,关心社会问题,希望能够为改善世界做出贡献。

他们对待朋友真诚坦率,喜欢结交不同类型的人,有着广泛的社交圈子。

比如,在一个社交聚会上,水星水瓶座的人可能会主动与各种不同背景的人交流,分享自己的想法和见解。

思维模式的差异太阳天蝎座的思维方式较为深邃和复杂。

他们擅长深入思考问题,能够从多个角度去分析和理解事物。

天蝎座的人在思考时往往会关注事物的本质和内在联系,善于挖掘隐藏在表面之下的真相。

在解决问题时,他们会运用自己的逻辑推理能力,一步一步地找到解决办法。

例如,在面对一个复杂的数学难题时,天蝎座的人会仔细研究题目中的条件,通过不断地推导和验证,最终找到答案。

水星水瓶座的思维则更加跳跃和发散。

他们的脑海中充满了各种新奇的想法和创意,常常能够提出与众不同的观点。

水瓶座的人不喜欢遵循常规的思维模式,而是喜欢打破传统,尝试新的方法和途径。

在团队讨论中,他们往往是那个提出创新方案的人,能够为团队带来新的思路和活力。

比如,在一个产品设计项目中,水星水瓶座的人可能会提出一些独特的设计理念,让产品更具创新性和竞争力。

情感表达的不同太阳天蝎座的人在情感表达上相对比较含蓄。

他们不善于直接表达自己的情感,而是更倾向于通过行动来表达自己的爱意和关怀。

天蝎座的人对待感情非常专一,一旦确定了自己的感情,就会全心全意地对待对方。

但他们也有着很强的占有欲和嫉妒心,在感情中可能会表现得比较敏感和多疑。

例如,当他们发现自己的伴侣与其他异性有过多的接触时,可能会产生不安和嫉妒的情绪。

水星水瓶座的人在情感表达上则更加开放和自由。

他们喜欢与伴侣分享自己的想法和感受,注重精神上的交流和共鸣。

水瓶座的人对待感情比较理性,不会过分依赖对方,而是希望双方都能够保持独立的个性。

他们在感情中追求平等和自由,不喜欢受到过多的束缚。

比如,在与伴侣相处时,水星水瓶座的人会尊重对方的意见和选择,同时也希望自己的想法能够得到对方的理解和支持。

社交风格的区别太阳天蝎座的人在社交场合中通常比较低调。

他们不喜欢成为众人瞩目的焦点,而是更愿意在一旁观察和思考。

天蝎座的人交朋友比较谨慎,他们不会轻易地与别人建立深厚的友谊,而是会经过一段时间的观察和了解后,才会选择与那些他们认为值得信任的人成为朋友。

他们的社交圈子相对较小,但关系却非常紧密。

例如,在一个大型的社交活动中,天蝎座的人可能会选择与几个熟悉的朋友坐在一起,安静地聊天,而不会主动去与陌生人交流。

水星水瓶座的人则是社交场上的活跃分子。

他们喜欢与人交往,善于与不同类型的人建立联系。

水瓶座的人具有很强的沟通能力和亲和力,能够轻松地与陌生人展开交流。

他们的社交圈子非常广泛,朋友来自各行各业。

在社交活动中,他们总是能够成为焦点,用自己的幽默和智慧吸引别人的注意。

比如,在一个派对上,水星水瓶座的人可能会主动组织各种游戏和活动,让整个派对气氛变得更加活跃。

面对挑战的态度太阳天蝎座的人在面对挑战时表现得非常坚韧和勇敢。

他们把挑战看作是成长和锻炼的机会,会全力以赴地去克服困难。

天蝎座的人具有很强的毅力和耐力,在面对挫折时不会轻易放弃,而是会不断地调整自己的策略,寻找解决问题的方法。

例如,在创业过程中,遇到资金短缺、市场竞争激烈等问题时,天蝎座的人会积极想办法解决,不会轻易退缩。

水星水瓶座的人在面对挑战时则更加乐观和灵活。

他们相信自己的能力,能够迅速地调整自己的心态,以积极的态度去应对挑战。

水瓶座的人善于从不同的角度去看待问题,能够找到创新的解决方案。

在面对突发情况时,他们能够保持冷静,迅速做出决策。

比如,在工作中遇到一个紧急的项目,水星水瓶座的人会迅速组织团队,制定出合理的计划,高效地完成任务。

太阳天蝎座和水星水瓶座在性格本质、思维模式、情感表达、社交风格和面对挑战的态度等方面都存在着明显的区别。

了解这些区别,有助于我们更好地认识自己和他人,在人际交往中更加和谐地相处。

太阳天蝎座与金星天蝎座的分别

解析二者在性格与情感上的差异在占星学中,太阳星座和金星星座都对人的性格和情感有着重要影响。

太阳天蝎座和金星天蝎座虽然都带有天蝎座的特质,但它们在很多方面存在明显区别。

下面我们就来详细探讨一下。

本质含义的区别太阳代表着一个人的核心本质、自我意识和生命力。

太阳天蝎座的人,其内在的核心驱动力和自我认同深受天蝎座特质的影响。

他们有着强烈的自我意志,对生活有着深刻的洞察和理解。

例如,著名的物理学家牛顿,太阳落在天蝎座。

他对科学研究有着强烈的好奇心和探索欲,不轻易满足于表面的现象,而是深入探究事物的本质,这种对未知的执着追求就是太阳天蝎座强大自我驱动力的体现。

金星则主要掌管着一个人的爱情观、审美和社交互动方式。

金星天蝎座的人,在爱情和社交方面展现出天蝎座的特质。

他们在爱情中往往有着强烈的情感需求,追求深刻而热烈的情感体验。

比如,作家张爱玲,金星落在天蝎座。

她在爱情中爱得浓烈而决绝,对待感情全身心投入,一旦陷入爱情就难以自拔,这种对爱情的执着和深情就是金星天蝎座在情感方面的典型表现。

性格表现的差异太阳天蝎座的人性格深沉内敛,他们不轻易表露自己的情感和想法,就像一座隐藏着巨大能量的火山。

他们有着敏锐的洞察力,能够看透事物的本质和他人的内心。

在面对困难和挑战时,太阳天蝎座的人表现出顽强的毅力和坚韧不拔的精神。

例如,企业家马斯克,太阳落在天蝎座。

他在创业过程中遭遇了无数的困难和挫折,但始终坚持自己的目标,不断努力创新,最终取得了巨大的成功。

金星天蝎座的人在性格上相对更加热情和主动,尤其是在社交和情感方面。

他们有着独特的魅力,能够吸引他人的注意。

然而,他们也有着较强的占有欲和嫉妒心。

当他们喜欢上一个人时,会希望完全拥有对方,对感情中的竞争对手会产生强烈的嫉妒。

比如,在一段恋爱关系中,金星天蝎座的人可能会因为伴侣和异性有过多接触而产生不安和嫉妒情绪。

爱情观念的不同太阳天蝎座的人对待爱情非常认真和专注,他们一旦爱上一个人,就会全心全意地投入。

他们追求的是一种灵魂深处的共鸣和连接,希望与伴侣建立起一种深刻而持久的关系。

在爱情中,他们有着强烈的保护欲,会尽力保护自己的伴侣。

例如,在电影《泰坦尼克号》中,杰克对露丝的爱就是太阳天蝎座爱情观的体现。

他在危险面前毫不犹豫地保护露丝,愿意为她付出一切。

金星天蝎座的人在爱情中更加注重情感的深度和强度。

他们渴望与伴侣之间有着热烈而激情的爱情体验,对爱情有着很高的期望。

他们不满足于平淡的感情,而是追求那种能够让他们心跳加速、热血沸腾的爱情。

同时,金星天蝎座的人在爱情中也有着较强的控制欲,希望能够掌控感情的发展。

比如,有些金星天蝎座的人会要求伴侣时刻报备行踪,以确保对方的忠诚。

社交风格的区别太阳天蝎座的人在社交中相对比较低调,他们不喜欢过于张扬和喧闹的场合。

他们更倾向于与少数几个知心朋友建立深厚的关系,而不是广泛地社交。

他们在社交中有着自己的原则和底线,不会轻易妥协。

例如,一些太阳天蝎座的艺术家,他们可能不太喜欢参加各种社交活动,而是更专注于自己的创作。

他们与朋友之间的关系往往是基于相互的理解和信任,一旦建立起友谊,就会非常牢固。

金星天蝎座的人在社交中则更加引人注目,他们有着独特的魅力和气质,能够吸引他人的关注。

他们善于表达自己的情感,在社交场合中往往能够成为焦点。

然而,他们也会因为过于热情和直接而给人带来压力。

比如,金星天蝎座的人在社交中可能会过于主动地与他人交流,甚至会对他人的私人生活表现出过度的好奇。

事业追求的差异太阳天蝎座的人在事业上有着强烈的野心和目标,他们追求卓越,渴望在自己的领域中取得巨大的成就。

他们有着敏锐的洞察力和决策能力,能够在复杂的环境中找到机会。

例如,政治家奥巴马,太阳落在天蝎座。

他在政治生涯中有着明确的目标和坚定的信念,通过自己的努力和智慧,成为了美国历史上第一位黑人总统。

金星天蝎座的人在事业上更注重个人的情感体验和成就感。

他们希望自己的工作能够与自己的兴趣和价值观相契合,能够让他们在工作中感受到快乐和满足。

他们在事业上往往有着独特的创意和想法,善于通过情感的表达来影响他人。

比如,一些金星天蝎座的设计师,他们能够将自己的情感和想法融入到设计作品中,使作品更具有感染力和吸引力。

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