霍金因打赌历史上第一个恒星黑洞而被精确测量

x射线双星系统天鹅座X1是黑洞？霍金曾经说过，不是！为此，他还专门跟人打了个赌。

2月19日，杂志《科学》和《天体物理学报》线上的三篇文章联合发布了历史上发现的第一个恒星黑洞——天鹅座X1的最新精确测量结果。来自澳大利亚、美国和中国的三个团队对黑洞天鹅座X1的距离、质量、自转和演化进行了独立的测量和限定，发现这个系统包含一个质量是太阳21倍的黑洞，其自转速度与光速极其接近。这是迄今为止唯一被发现和证实的X射线双星系统，黑洞质量超过太阳质量的20倍，自转如此之快。

天鹅座X1是一个X射线双星系统，其中除了一颗能够产生X射线源的致密恒星外，还包含一颗蓝巨星。“自1964年美国探空火箭首次发现这个系统以来，致密天体是黑洞还是中子星一直是高能天体物理学研究领域的热点。”中国科学院国家天文台研究员苟利军说。

20世纪70年代，物理学家索恩和霍金专门就致密天体是黑洞还是中子星打了一个赌，并做了书面证明。直到20世纪90年代，越来越多的观察证据表明，系统的中心应该是一个黑洞，霍金签字承认失败。

尽管霍金承认失败，但对这一系统的性质缺乏准确的测量。2011年，勾立军的研究人员和合作者首次尝试精确测量这个黑洞的性质。当时的结果是黑洞系统距离地球6067光年，质量是太阳的14.8倍。发现黑洞的视觉界面是以光速的72%旋转的。

2013年，欧洲航空局的盖亚卫星发射升空，计划精确测量银河系10亿颗恒星的距离，包括包括天鹅座X1在内的X射线双星。结果盖亚卫星给出的天鹅座X1的距离比以前稍微长了一点，大约是7100光年。

澳大利亚柯廷大学教授米勒-琼斯带领的研究小组，利用美国甚长基线干涉阵列，通过三角视差法，再次测量并确认天鹅座X1的距离。在将新的观测数据与之前的观测数据结合起来，消除了天鹅座X1的喷流运动带来的系统误差效应后，团队最终得到了天鹅座X1黑洞的最新距离，为7240光年，精度为8%，与盖亚卫星给出的距离完全一致。

在此基础上，合作团队重新分析了光学数据，发现黑洞质量增加了50%到21倍太阳质量，准确率为10%。这是唯一一个主恒星质量超过太阳质量20倍的黑洞X射线双星系统。

结合新获得的距离和质量测量结果，中国天文学家领导的研究小组对X射线光谱数据进行了分析，从而准确限定了黑洞的旋转速度。与之前的测量结果相比，发现这次测得的黑洞自转更加极端，黑洞可视界面的自转速度至少是光速的95%，是已知唯一一个自转速度如此之高的黑洞系统。

系统参数的完整和高精度测量使研究人员能够对系统的演化过程进行更严格的限制。据澳大利亚莫纳什大学教授曼德尔(Mandel)介绍，为了形成这样重量、自转极快的黑洞，恒星风损失应该比之前估计的要小几倍，而这个黑洞的前身恒星的重量可能是太阳的60倍。

勾立军说，系统参数的精确测量也为我们提供了与引力波探测到的黑洞进行对比的机会。天鹅座X1自转非常快，表现出与引力波发现的黑洞系统完全不同的自转特性，这意味着这个系统很可能具有与引力波系统完全不同的形成机制。