好奇君：你最喜欢什么季节呢？
国家天文台砺珺：夏天 。
好奇君：为什么？
国家天文台砺珺：在夏天 ， 可以清楚地观测到我喜欢的天鹅座 。
好奇君：为什么喜欢天鹅座？因为它像一只天鹅？
国家天文台砺珺：天鹅座由升到落 ， 真如同天鹅飞翔一般——它侧着身子由东北方升上天空 ， 到天顶时 ， 头指南偏西；移到西北方时 ， 变成头朝下尾朝上 ， 没入地平线 。 天鹅座也是人类目前对地外行星研究的最为深入的一块区域 ， “行星猎手”开普勒望远镜就是一直指向这块区域并进行观测的 。 其实不仅如此 ， 年轻时候 ， 我还曾花了两年时间（其实也就是五六年前……呃）测量过一个天鹅座的黑洞！
文章插图
好奇君：啥？！什么黑洞？距离我们多远？
国家天文台砺珺：天鹅座X-1 ， 英文名字叫做Cygnus X-1 ， 距离我们地球7800光年 。 其实人们目前已经在天鹅座中发现了几个黑洞 ， 包括天鹅座X-3（Cygnus X-3）和2015年6月份刚刚爆发过的天鹅座V404黑洞（V404 Cygni） 。 天鹅座X-1是人类最早发现的一个X射线源 ， 所以命名为X-1 。 类似地 ， 天鹅座X-3是这个星座中发现的第三个 。 而天鹅座V404最早是在光学波段发现的 ， 所以它的名字（V404）和其它两个（X-1 ， X-3）有些不同 。
好奇君：在你认定天鹅座X-1是一个黑洞之前 ， 人类觉得它是什么？
国家天文台砺珺：人们只是觉得它可能是一个黑洞 ， 但不是很确定 。 因为中子星也可以产生比较类似的现象 ， 中子星与黑洞最大的区别就在于质量 。 如果中心天体的质量大于3个太阳质量 ， 我们通常认为它是黑洞 ， 否则很可能是中子星 。 天鹅座X-1是人类发现的第一个黑洞候选体 。 其实 ， 上世纪七十年代 ， 它刚刚被发现时 ， 地球上最聪明的两个大脑——史蒂芬·霍金（Stephen W. Hawking）和基普·索恩（KipS. Thorne）——就为它是不是黑洞而打了个赌 。 霍金下的赌注是一整年的成人杂志《阁楼》 ， 而索恩的赌注则是《私人侦探》（Private Eye）杂志 。
而在1990年前后 ， 在当时的观测证据表明 ， 天鹅座X-1有90%的可能性是一个黑洞的时候 ， 霍金认输了 。 当时 ， 黑洞的质量很不确定 ， 从差不多2个太阳质量到11个太阳质量 。 尽管很大可能性是黑洞 ， 但是还是有一部分可能性是中子星的 。 另外也因为这是人类发现的第一个黑洞候选体嘛 ， 所以我们就打算仔细地对其进行研究 。 在2009年到2011年的几年时间里 ， 我们通过好几种观测手段 ， 对天鹅座X-1黑洞做了一个全面的测量和研究 。
好奇君：你都为这只黑洞测了哪些东西？身高体重三维心率吗？……
国家天文台砺珺：嗯 ， 差不多是体重之类的 。 有三个量比较主要 ， 第一是地球到黑洞的距离 ， 第二是黑洞的质量 ， 第三是黑洞的转动速度 。
【称黑洞的过程中，有什么好玩的事儿？】好奇君：X-1距离地球那么遥远 ， 你是怎样知道具体距离的呢？
国家天文台砺珺：我们所使用的工具是甚长基线射电阵（Very Large Baseline Array ， VLBA) ， 它位于美国 ， 由十个不同地点的25米射电望远镜组成 。 我们知道 ， 尽管我们看不到黑洞 ， 但黑洞会产生喷流 ， 喷流会在射电波段产生比较强的辐射 ， 我们就可以在射电望远镜观察到黑洞的位置了 。
然后 ， 我们会选择一年中的不同时间 ， 比如春分和秋分 ， 来观测喷流相对于其它某个遥远天体的位置变化 ， 之后利用简单的三角函数关系 ， 就可以得到地球距离黑洞的距离 。
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