「理论不可能黑洞」争议
「理论不可能黑洞」争议
半年前，中国研究团队发表于《自然》的一篇关于「不可能黑洞」的论文，在天体物理学界激起了一阵涟漪。这场辩论的结果还需要更多观测数据来定夺
如今的天文物理学界有几大涉及重大基础性科学问题的「显学」，被合称为「两暗一黑三起源」，即暗物质、暗能量、黑洞、宇宙起源、天体起源和生命起源问题。其中，黑洞作为天文学中最神秘的天体之一，已成为天体物理学一大热门研究领域。
2019 年 11 月 28 日，中国科学院国家天文台首席研究员刘继峰、张昊彤领导的团队在国际权威期刊《自然》 (Nature) 上发表了一篇论文《由径向速度测量得到的大型恒星-黑洞双星系统》 (下称中科院天文台论文)。该研究称，他们在双子座天区附近发现了一个 X 射线双星系统 LB-1，系统中的致密星为一个质量高达约 70 倍太阳质量的恒星级黑洞，绕其旋转的 B 型恒星的金属丰度近似太阳的金属丰度。
这一研究的发表如石子投入水中，激起国际天文物理学界一阵涟漪。论文发布后的 100 小时内，就有三篇论文发表在预印本平台上，对其假设和计算等提出不同看法，因为它突破了现有恒星演化理论的框架——按现有理论这样的双星组合不可能存在。「非凡的观点需要非凡的证据来支撑。」多名学者向财新记者引述了著名天文学家卡尔·萨根的这句名言，「如果这些非凡的证据不成立，我们也有理由先拒绝这个非凡的假设」。
半年来，围绕这个 LB-1 系统的科学辩论一直在延续。最新发展是，4 月 29 日比利时鲁汶大学一个研究小组在《自然》杂志上发表论文，对这一大质量 X 射线双星系统的观测证据解读和计算均提出了异议。
中科院天文台团队在同期《自然》杂志上发文回复称，实际情况确实比他们一开始的假设要复杂，考虑进这些因素后，数据仍支持双星系统中该致密天体的质量为 23–65 倍太阳质量，其伴星质量最可能在 5–8 倍太阳质量。刘继峰告诉财新记者，目前他们仍在进行相关数据的处理，得出进一步结果尚需一段时间。
「看见」黑洞
黑洞是宇宙空间存在的一种密度极大的天体。科学家认为，黑洞或是恒星的最终归宿，由大质量恒星在经历核聚变反应、燃料耗尽死亡后，发生引力坍缩而产生。黑洞之「黑」，是因为进入其中的光无法逃逸，因此无法直接观测到它们。
尽管早有预知，但人类真正确认黑洞的存在，距今仅有 20 多年时间。早在 18 世纪末，英国物理学家约翰·米歇尔和法国数学家拉普拉斯就提出，宇宙中存在一种引力强到连光也无法从其周围逃逸的天体，并称之为「暗星」 (Dark Star)。1915 年，爱因斯坦发表广义相对论。当年，德国天文学家卡尔·史瓦西根据广义相对论中的引力场方程推算出，如果一个质量一定的球形天体坍缩到特定范围以内，其引力场之强将使包括光线在内的任何东西都无法从其中逃逸，这个特定范围即史瓦西半径。举例来说，如果地球的半径缩小到 8.869 毫米以内，光便无法从其表面逃逸。有意思的是，包括爱因斯坦本人在内的许多科学家当时并不认为真实世界存在小于史瓦西半径的天体。
1967 年，普林斯顿大学物理系教授约翰·惠勒将这类「引力完全塌缩天体」命名为「黑洞」 (black hole)。1964 年，人类发现蓝超巨星天鹅座 X-1，根据其运行轨道推算出它有一颗看不见的伴星，但彼时这一质量极大却看不见的天体到底是不是黑洞，存在极大争议。1975 年，理论物理学家基普·索恩和斯蒂芬·霍金还为此打了一个著名的赌。索恩认为天鹅座 X-1 是黑洞，而一直研究黑洞的霍金则认为不是。
上世纪 90 年代，天鹅座 X-1 存在黑洞的证据越来越确凿，天文学家测出天鹅座 X-1 中不可见伴星的质量达到太阳质量的 14.8 倍。除了黑洞，无法解释质量如此之大的不可见天体的存在。
近年来，黑洞研究突飞猛进。美国激光干涉引力波天文台 (LIGO) 团队的三位科学家因探测到双黑洞并合产生的引力波摘得 2017 年诺贝尔物理学奖。2019 年 4 月 10 日，全球科学家合作的「事件视界望远镜」 (Event Horizon Telescope，ETH) 项目发布首张黑洞照片，我们有幸成为有史以来第一批「看见」黑洞的人类。事实上，黑洞是「看」不见的，EHT 观测到的是黑洞周围发光的星际物质，即吸积盘或喷流。
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