天鹅座X1系统想象图。资料图片
北京时间2月19日凌晨，国际学术期刊《科学》杂志和《天体物理学报》的3篇文章联合发布了对历史上发现的第一个恒星级黑洞——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3个科研团队分别独立对黑洞的距离、质量、自旋及其演化作了最为精确的测量和限制，发现此系统包含了一个21倍太阳质量的黑洞，并且其自转速度接近光速。
这是迄今为止人类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。其中，中国科学院国家天文台研究员苟利军及学生赵雪杉、郑雪莹为《科学》杂志论文的合作者，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文章。
目 标
瞄准人类历史上发现的首个恒星级黑洞
黑洞一直是宇宙中最神秘的谜团之一。
一些大质量恒星在核聚变反应燃料耗尽时，内核会急剧坍缩，当其质量大于约3倍太阳质量时，便会坍缩为一个奇点，成为黑洞。由于其密度极高、引力超强，即便是光也无法从它身边逃离。
根据质量的不同，黑洞大致分为恒星级黑洞（100倍太阳质量以下）、中等质量黑洞（100—10万倍太阳质量）和超大质量黑洞（10万倍太阳质量以上）。恒星级黑洞由大质量恒星死亡而形成，在宇宙中广泛存在。
作为人类历史上发现的第一个黑洞候选体，天鹅座X1是一个X射线双星系统，除了包含能够产生X射线源的致密星之外，还包含一个蓝巨星。1964年，这个系统被美国探空火箭首次发现，此后，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问题争论。直到90年代，越来越多的观测证据表明这个系统中心应该是黑洞，但对于系统的性质一直缺乏精确的测量。
2011年，苟利军及其合作者把测量的目标对准了这颗黑洞。“一方面因为它是人类历史上发现的第一个恒星级黑洞，最为知名；另外一方面是它距离我们相对比较近，可以利用现有的望远镜做到精确观测。”苟利军说。
方 法
通过测量质量和自转速度来描述黑洞性质
质量、自转速度和电荷是描述黑洞的最基本参数。黑洞周围有很多带电粒子，假如黑洞带电，很容易吸附周围其他的异性电荷，最终达到电平衡。所以，只需要知道质量和自转速度这两个参数，就可以完整描述黑洞，从而将不同的黑洞区分开来。