發現堂兄弟組的系外行星

本文由 Amway 委託，泛科學企劃執行。

到底怎樣才算是「乾淨」？這不是什麼靈魂拷問，而是一個價值上億的商業命題。

在半導體產業的無塵室中，「乾淨」的定義極其殘酷：一粒肉眼看不見的灰塵，就足以讓造價數百萬美元的晶圓直接報廢。空氣品質的好壞，甚至能成為台積電（TSMC）決定是否在當地設廠的關鍵性指標。回到你的家中，雖然不需要生產精密晶片，但我們呼吸系統中的肺泡同樣精密，卻長期暴露在充滿 PM2.5、病毒以及各種揮發性氣體的環境中。為了守護健康，你可能還要付費購買「乾淨的空氣」來用。

因此，空氣議題早已超越單純的環保範疇，成為同時影響國家經濟與個人健康的重要問題。

很多人可能沒想到，無論是家用的空氣清淨機，還是造價動輒百億的頂尖晶圓廠，它們對抗污染的核心武器並非什麼複雜的雷射防護罩，而是同一件看起來平凡無奇的東西：一片外觀像紙一樣的 HEPA 濾網。但你真的相信，就憑這層厚度不到幾公分的板子，能擋住那些足以毀滅精密晶片、滲透人體細胞的「奈米級刺客」嗎？

這片大家都聽過的 HEPA 濾網，裡面到底是什麼？

首先，我們必須打破一個直覺上的誤解：HEPA 濾網（High Efficiency Particulate Air filter）在本質上其實並不是一張「網」。

細懸浮微粒 PM2.5，是指粒徑在 2.5 微米以下的污染物，它們能穿過呼吸道直達肺泡，並穿過血管引發全身性發炎。但這只是基本，在工廠與汽車尾氣中，還存在粒徑僅有 1 微米的 PM1，甚至是小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」（UFP，即 PM0.1）。 UFP 不僅能輕易進入血液，甚至能繞過血腦屏障（BBB），進入大腦與胎盤，其破壞力十分可怕。

如果 HEPA 濾網像水槽濾網或麵粉篩一樣，單靠孔目大小來「過濾」粒子，那麼為了攔截奈米微粒，濾網的孔目只能無限縮小到幾乎不透氣的程度。更別說在台積電或 Intel 的製程工程師眼裡，一般人認為的「乾淨」，在工程師眼裡簡直像沙塵暴一樣。對於線寬僅有 2 奈米或 3 奈米（相當於頭髮直徑萬分之一）的晶片而言，空氣中一顆微小的塵埃，就是一顆足以毀滅世界的隕石。

因此，傳統的過濾思維並非治本之道，我們需要的是原理截然不同的過濾方案。這套技術的雛形，最早可追溯至二戰時期的「曼哈頓計畫」。

HEPA 的前身，誕生於曼哈頓計畫！

1940 年代，製造濃縮鈾是發展原子彈的關鍵。然而，若將排氣直接排向大氣，會導致致命的放射性微粒擴散。負責解決這問題的是 1932 年諾貝爾化學獎得主歐文·朗繆爾（Irving Langmuir），他是薄膜和表面吸附現象的專家。他開發了「絕對過濾器」（Absolute Filter），其內部並非有孔的篩網，而是石綿纖維。

有趣的來了，如果把過濾器放到顯微鏡下，你會發現纖維之間的空隙，其實比某些被攔截的粒子還要大。那為什麼粒子穿不過去呢？這是因為在奈米尺度下，物理規則與宏觀世界完全不同。極微小的粒子在空氣中飛行時，並非走直線，而是會受到空氣分子撞擊，而產生「布朗運動」（Brownian Motion），像個醉漢一樣東倒西歪。

當粒子通過由緻密纖維構成的混亂迷宮時，布朗運動會迫使它們不斷轉彎、移動，最終撞擊到帶有靜電的纖維上。這時，靜電的吸附力會讓纖維就像蜘蛛網般死死黏住微粒。那些狂亂移動的奈米刺客，就這樣被永久禁錮迷宮中。

現在最常見的 HEPA 材料，是硼矽酸鹽玻璃纖維。

現代 HEPA 濾網最常見的核心材料為硼矽酸鹽玻璃纖維。這些玻璃纖維的直徑通常介於 0.5 至 2 微米之間，它們在濾網內隨機交織，像是一座茂密「黑森林」。微粒進入這片森林後，並非僅僅面對一層薄紙，而是得穿越一個具有厚度且排列混亂的纖維層，微粒極有可能在布朗運動的影響下撞擊並黏附在某根玻璃絲上。

除此之外，HEPA 濾網在外觀上還有一個極具辨識度的特徵，那就是像手風琴般的摺紙結構。濾材會被反覆摺疊、摺成手風琴的形狀，中間則用鋁箔或特殊的防潮紙進行結構支撐，目的是增加表面積。這不僅為了捕獲更多微粒，而是要「降低過濾風速」。這聽起來可能有點反直覺：過濾不是越快越好嗎？

其實，這與物理學中的流速控制有關。想像一條水管，如果你捏住出口，水流會變得湍急；若將出口放開並擴大，雖然總出水量不變，但出水處的流速會變得緩慢。對於 HEPA 濾網而言，當表面積越大，單位面積所需承載的空氣量就越少，空氣穿透濾網的速度也就越低。

低流速代表微粒停留在濾網內的時間也更久，增加被捕捉的機會。此外，越大的表面積也為 HEPA 濾網帶來了高「容塵量」，延長了使用壽命，這正是它能夠稱霸空氣清淨領域多年的主因。

然而，即便都叫做 HEPA 高效率空氣微粒子過濾網 (High Efficiency Particulate Air filter)，但每個 HEPA 的成分與結構還是會不一樣。例如 安麗逸新空氣清淨機 SKY ，其標榜「可過濾粒徑最小至 0.0024 微米」的污染物，去除率高達 99.99%。

0.0024 微米是什麼概念？塵蟎、花粉、皮屑或黴菌孢子，大小約在 2 至 200 微米；細懸浮微粒  PM2.5 大小約 2.5 微米，細菌也大概這麼大。最小的其實是粒徑小於 0.1 微米的「超細懸浮微粒」，大多數的病毒（如流感、新冠病毒）都落在此區間。對安麗逸新 的HEPA濾網來說，基本上通通都是可被攔截的榜上名單。

在過敏防護上，它更獲得英國過敏協會（Allergy UK）認證，能有效處理 19 大類、102 種過敏原，濾除空氣中超過 300 種氣態與固態污染物。

然而，同樣的過濾邏輯一旦進入半導體無塵室，就必須換一條更為嚴苛的技術路線。因為硼矽酸鹽玻璃纖維對晶圓來說有個致命傷，就是「硼 (Boron)」。

在半導體製程中，硼是常見的 P 型摻雜物，用來精準改變矽晶圓的電性。如果濾網有任何微小的破損、老化或化學侵蝕，進而釋放出極微量的硼離子，就可能直接污染晶圓，改變其導電特性，導致晶片報廢。

此外，無塵室要求的是比 HEPA 更極致的 ULPA（超低穿透率空氣濾網） 等級的潔淨度。ULPA 的標準通常要求對 0.12 微米 的粒子達到 99.999% 甚至 99.9999% 的超高攔截率。在奈米級的競爭中，任何多穿透的一顆微塵，都代表著一筆不小的經濟損失。

為了解決「硼」的問題並追求極限的過濾效率，材料學家搬出了塑膠界的王者，PTFE 也鐵氟龍。鐵氟龍不僅耐酸鹼、耐腐蝕，還能透過拉伸製成直徑僅 0.05 至 0.1 微米 的極細纖維，其細度遠勝玻璃纖維。雖然 PTFE 耐化學腐蝕，但它既昂貴且物理上也很脆弱，安裝時若不小心稍微觸碰，數萬元的濾網就可能報銷。因此，你只會在晶圓廠而非一般家庭環境看到它。

即便如此，在空氣濾淨系統中，還有一樣是無塵室和你家空氣清淨器上面都有的另一張濾網，就是活性碳濾網。

活性碳如何從物理攔截跨越到分子吸附？

好不容易將微塵擋在門外時，危機卻還沒有解除。因為空氣中還隱藏著另一類更難纏的大魔王：AMC（氣態分子污染物）。

HEPA 或 ULPA 這類物理濾網雖然能攔截固體微粒，但面對氣態分子時，就像是用網球拍想撈起水一樣徒勞。這些氣態分子如同「幽靈」一般，能輕易穿過物理濾網的縫隙，其中包括氮氧化物、二氧化硫，以及來自人體的氨氣與各種揮發性有機物（VOCs）。

為了對付這些幽靈，我們必須在物理防線之外，加裝一道「化學濾網」。

這道防線的核心就是我們熟知的活性碳。但這與烤肉用的木炭不同，這裡使用的是經過特殊改造的「浸漬處理（Impregnation）」活性碳。材料科學家會根據敵人的不同性質，在活性碳上添加不同的化學藥劑：

• 酸鹼中和：對付氮氧化物、二氧化硫等酸性氣體，會在活性碳上添加碳酸鉀、氫氧化鉀等鹼性藥劑，透過酸鹼中和反應將有害氣體轉化為固體鹽類。反之，如果添加了磷酸、檸檬酸等酸性藥劑，就能中和空氣中的氨氣等鹼類。
• 物理吸附與凡德瓦力：對於最麻煩的有機揮發物（VOCs，如甲醛、甲苯），因為它們不具酸鹼性，科學家會精密調控活性碳的孔徑大小，利用龐大的「比表面積」與分子間的吸引力（凡德瓦力），像海綿吸水般將特定的有機分子牢牢鎖在孔隙中。

空氣濾淨的終極邏輯：物理與化學防線的雙重合圍

在晶圓廠這種對空氣品質斤斤計較的極端環境，活性碳的運用並非「亂槍打鳥」，而是一場極其精密的對戰策略。

工程師會根據不同製程區域的空氣分析報告，像玩 RPG 遊戲時根據怪物屬性更換裝備一樣——「打火屬性怪要穿防火裝，打冰屬性則換上防寒裝」。在最關鍵的黃光微影區（Photolithography），晶圓最怕的是人體呼出的氨氣，此時便會配置經過酸性藥劑處理的活性碳進行精準中和；而在蝕刻區（Etching），若偵測到酸性廢氣，則會改用鹼性配方的濾網。這種「對症下藥」的客製化邏輯，是確保晶片良率的唯一準則。

而在你的家中，雖然我們無法像晶圓廠那樣天天進行空氣成分分析，但你的肺部同樣需要這種等級的保護。安麗逸新空氣清淨機 SKY 的設計邏輯，正是將這種工業級的精密防護帶入家庭。它不僅擁有前述的高規 HEPA 濾網，更搭載了獲得美國專利的活性碳氣味濾網。

關於活性碳，科學界有個關鍵指標：「比表面積（Specific Surface Area）」。活性碳的孔隙越多、表面積越大，其吸附能力就越強。逸新氣味濾網選用高品質椰殼製成的活性碳，並經過高溫與蒸氣的特殊活化處理，打造出多孔且極致高密度的結構。

這片濾網內的活性碳配重達 1,020 克，但其展開後的總吸附表面積竟然高達 1,260,000 平方公尺——這是一個令人難以想像的數字，相當於 10.5 個台北大巨蛋 的面積。這種超高的比表面積，是市面上常見濾網的百倍之多。更重要的是，它還添加了雙重觸媒技術，能特別針對甲醛、戴奧辛、臭氧以及各種細微的異味分子進行捕捉。這道專利塗層防線，能將你從裝潢家具散發的有機揮發氣體，或是路邊繁忙車流的廢氣中拯救出來，成為全家人的專屬空氣守護者。

總結來說，無論是造價百億的半導體無塵室，還是守護家人的空氣清淨機，其背後的科學邏輯如出一轍：「物理濾網攔截微粒，化學濾網捕捉氣體」。只有當這兩道防線同時運作，空氣才稱得上是真正的「乾淨」。

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• 文／林彥興｜清大天文所碩士生、EASY 天文地科團隊主編、全國大學天文社聯盟監事

本月初 ^[1]，「最靠近地球的黑洞」這個紀錄被刷新了！以天文學家 Kareem El-Badry 為首的團隊，利用蓋亞（Gaia）衛星極度精準的天體位置資料，加上多座望遠鏡聯合進行的徑向速度量測，成功確認了約 1550 光年外位於蛇夫座的一顆恆星，正與黑洞互相繞行，打破離地球最近的黑洞紀錄。

狩獵隱身巨獸的方法

人類搜尋黑洞已經有數十年的歷史。對於正在「進食」，也就是正在吸積物質的黑洞，由於其周遭的吸積盤和噴流等結構會在無線電、X 射線等多個波段發出強烈的電磁輻射，因此相對容易看到；但沒有在進食的黑洞，就要難找許多。

畢竟黑洞之所以被叫做黑洞，就是因為它本身幾乎不會發光。想要尋找這些「沉默」黑洞的方法，通常只能靠著黑洞的重力對其週遭的影響，間接推測黑洞的存在。

其中最常見的方法，就是尋找「繞著看不見的物體旋轉的恆星」。一般來說，恆星在天空中移動的軌跡應只受恆星的視差和自行影響，但如果恆星在與另一個大質量的天體互相繞行，比如我們的目標：沉默的黑洞，那恆星的軌跡就會受到黑洞影響。

因此觀測恆星的移動軌跡，是尋找沉默黑洞的重要方法之一。這個方法最著名的例子，就是 2020 年諾貝爾物理獎得主 Reinhard Genzel 與 Andrea Ghez 藉由長時間觀測銀河系中心的恆星運動（位置與徑向速度），從而確認了銀河系中心超大質量黑洞的存在。

但由於方法間接，用這類方式尋找黑洞時往往很難確定那個「看不見的物體」到底是不是黑洞。舉例來說，2020 年歐南天文台的天文學家宣布發現 HR 6819 是一個包含黑洞的三星系統，卻在更多更仔細的研究後遭到推翻。因此從恆星的運動來尋找「黑洞候選者」相對不難，但是想要消滅所有其他的可能性，「確定」黑洞的存在，就不是一件容易的事。

多方聯合｜鎖定真身

那麼，這次的新研究是怎麼「確定」黑洞的存在的呢？

第一步，天文學家們先把目標鎖定在「形跡詭異」的恆星。因為當一顆恆星與黑洞互相繞行時，恆星在天上的運行軌跡會因為黑洞的引力而有週期性的擺盪。所以，如果我們看到有個恆星的軌跡歪歪扭扭，這顆恆星很可能就是受到黑洞重力影響的候選者。

而目前，蓋亞衛星（Gaia）提供的天體位置資料是當之無愧的首選。蓋亞是歐洲太空總署（ESA）於 2013 年發射的太空望遠鏡，與著名的韋伯太空望遠鏡一樣運行在日地第二拉格朗日點。

但與十項全能的韋伯不同，蓋亞是「天體測量學 Astrometry」的專家，專門以微角秒等級的超高精確度測量天體的位置。每隔幾年，蓋亞團隊就會整理並公布他們的觀測結果，稱為資料發布（Data Release）。目前最新的「第三次資料發布 DR3」之中，就包含了超過 18 億顆天體的海量資料。

經過篩選，團隊發現一顆名為 Gaia DR3 4373465352415301632 的恆星看起來格外可疑。這是一顆視星等 13.77（大概比肉眼可見極限暗 1300 倍，但以天文學的角度來說算是相當亮）、與太陽十分相似的恆星，距離地球約 1550 光年。

找到可能的候選者後，團隊一方面翻閱過去觀測這顆恆星的歷史資料，另一方面也申請多座望遠鏡，進行了四個月的光譜觀測。同時使用從蓋亞衛星的位置（赤經、赤緯、視差）以及從光譜獲得的徑向速度資訊，團隊可以精確地計算出這顆恆星應當是正在繞行一個 9.6 倍太陽質量的天體運轉。

這麼大的質量，卻幾乎不發出任何光，黑洞幾乎是唯一可能的解釋。

但以現有的觀測資料，天文學家仍不能確定它到底是一顆黑洞，還是有兩顆黑洞以相當近地軌道互相繞行，然後恆星再以較大的軌道繞著兩顆黑洞運轉。但無論是一顆或兩顆，Gaia BH1 都刷新了離地球最近黑洞的紀錄，距離僅有 1550 光年，比上一個紀錄保持人（LMXB A0620-00）要近了三倍。從銀河系的尺度來看，這幾乎可說是就在自家後院。

更多黑洞就在前方

最後讓我們來聊聊，找到「離地球最近的黑洞」有什麼意義呢？

「離地球最近的黑洞」這個紀錄本身是沒有太多意義的。雖然說從銀河系的尺度來說，1550 光年幾乎可說是自家後院，但是這顆黑洞並不會對太陽系、地球或是大家的日常生活產生任何影響。既然如此，為什麼天文學家還會努力尋找這些黑洞呢？

其中一大原因，是因為尋找這些與恆星互相繞行的黑洞，可以幫助天文學家了解恆星演化的過程。在銀河系漫長的演化歷史中，曾有數不清的恆星誕生又死亡。我們看不到這些已經死亡的恆星，但可以藉由這次研究的方法，去尋找這些大質量恆星死亡後留下的黑洞 ^[2]，從而推測雙星過去是如何演化，留下的遺骸才會是如今看到的樣子。

除了 Gaia BH1，天文學家也在持續研究 Gaia DR3 之中其他「形跡可疑」的恆星／黑洞雙星候選系統。而隨著蓋亞衛星的持續觀測，更多這類黑洞候選者將會越來越多。研究這些系統，將幫助天文學家進一步了解雙星系統演化的奧秘。

註解

[1] 嚴格來說，論文九月中就已經出現在 arXiv 上了。

[2] 嚴格來說，恆星質量黑洞（stellar mass black hole）是大質量恆星的遺骸。超大質量黑洞（supermassive black hole）就不一定了。

延伸閱讀

1. El-Badry, K., Rix, H. W., Quataert, E., Howard, A. W., Isaacson, H., Fuller, J., … & Wojno, J. (2022). A Sun-like star orbiting a black hole. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 518(1), 1057-1085.
2. [2209.06833] A Sun-like star orbiting a black hole
3. Astronomers Discover Closest Black Hole to Earth | Center for Astrophysics
4. The Dormant Stellar-Mass Black Hole that Actually Is | astrobites
5. Astronomers find a sun-like star orbiting a nearby black hole
6. 狩獵隱身巨獸：天文學家發現沉默的恆星質量黑洞？ – PanSci 泛科學
7. 「最靠近地球的黑洞」其實不是黑洞
8. 人們抬頭所遙望的星空是恆定不變嗎？ – 科學月刊Science Monthly

• 文/陳明堂│中央研究院天文所及天文物理研究所研究員，兼天文所夏威夷運轉副所長。

在過去的幾個月中，關於一顆黑洞存在與否的問題，在天文學界引發一場熱烈的科學論戰。

論戰的起源來自去年 (2019) 11 月底，《自然》雜誌刊登的一篇關於發現黑洞的論文。那是由中國天文學家領導的國際科學團隊發表的研究成果。他們宣稱找到一顆非常特別的黑洞。特別的地方在於這個黑洞的質量：相當於 70 個太陽。

對專門研究「星體黑洞」（Stellar Black Hole ，或稱恆星黑洞）的科學家而言，質量大於 10 個太陽的黑洞就算是很罕見了。因此，找到一顆 70 個太陽質量的恆星黑洞，會是個空前的發現，而且可能改寫重要的黑洞和星球形成理論。因此這個成果登上了《自然》科學雜誌中，並且引起國際天文界的注意。

這次成果的觀測資料主要來自於中國的「郭守敬望遠鏡」，搭配西班牙的 Gran 望遠鏡和夏威夷的凱克望遠鏡。郭守敬望遠鏡 (英文名： Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopy Telescope ，簡稱 LAMOST) 是一座由中國主導建造的光學望遠鏡。主鏡的直徑 4 公尺，望遠鏡位在北京西北邊約 115 公里，海拔九百多公尺的興隆觀測站。 這座望遠鏡是十年前完成的。這一次的空前發現，對這一座觀測環境並不是太理想的國家級望遠鏡，是一件轟動中國科學界的大事。

某些恆星的末路：恆星黑洞

以目前我們對於恆星演化的理解，當星球把所有的燃料用光的時候，那時候它們再也沒有能量維持向外的壓力，而它本身的重力將會把所有的質量往內擠壓。如果星球的質量足夠大的話，它的重力可以大到把自己一直往內塌縮，一直縮到「事件視界」的範圍內。從這個過程產生的黑洞，我們稱之為恆星黑洞，或是「星體黑洞」。

並不是所有星球的演化都會產生黑洞的；像我們的太陽，它的質量還不足夠大到能形成黑洞程度，當它燃料用盡時會變成「白矮星」。而比太陽大一些的星體，會變成「中子星」。

比太陽大 10 倍以上的星體才會變成「黑洞」！這類型的恆星會最終爆炸成為「超新星」，爆炸的過程會把一些星體的質量往外拋出，成為星際物質；同時，還會有往內的壓力，擠壓原本就非常緻密的星核，由此形成黑洞。形成的黑洞質量大約是太陽的數倍到二、三十倍。三十倍太陽質量以上的黑洞，它們成因就比較複雜了，如果環境不對（像是我們的銀河系）， 就可能無法成型。

天文學家對大質量黑洞（幾百個太陽質量以上）的成因了解有限，目前沒有一致的定論。最近的一個研究，發現最靠近我們的星體黑洞，距離地球大約有 1,000 光年，質量是 4 個太陽。

一個具有 4 個太陽質量的黑洞，它的直徑比台北的大安區略大；而 70 個太陽質量的黑洞的直徑大約就像台北市那麼大。在浩瀚無垠的宇宙中，這是一個再微小不過的範圍。除非是在我們太陽系附近，不然以目前的儀器，我們無法直接觀測到如此小的星體。

找尋星體黑洞主要靠間接的量測，常見的方法有二：一是觀察黑洞周遭恆星軌道的變動，二是尋找黑洞吸積盤物質因快速摩擦而釋放出的各種電磁波（可見光、紅外光、無線電波、 X 射線等）。

中國團隊宣稱： LB-1 雙星系統有個 70 個太陽質量的黑洞！

這次中國的科學團隊觀測的目標是一個叫做 LB-1 的星體。在視覺上，它在望遠鏡中只看到單一個光點，看不出什麼特別的。但是從它發出的光譜，天文學家判斷該系統是一組雙星系統。兩顆互相環繞的星體，其中之一是顆發出可見光的普通恆星；另一顆伴星似乎沒有訊號。根據 LB-1 光譜的分析，天文學家知道發光的恆星的大致的組成成份，並根據目前的恆星演化理論，了解該星體的物理狀況：像是溫度、大小、年齡等等。至於它的神秘伴星，由於以往的觀測看不到它的訊號，過去一般認為它若不是中子星，就是黑洞。

小知識：對於雙星系統的估測

天文學家有一套估算這種雙星體的旋轉週期、相對質量、軌道形狀的技術。這個技術源自於 17 世紀的克普勒 (Kepler) 先生發現的定律，一直沿用到現在。雖然在視覺上，我們無法直接看到 LB-1 的雙星運動，現代的天文學家還是可以透過量測它的可見光光譜的變動，得知雙星的旋轉週期。
恆星的燃燒靠著是氫原子融合，而一堆火熱的氫原子聚在一起就會發出某些氫原子特有的光。我們知道一顆靜止不動的恆星，這些特定的光會出現在在光譜的固定頻率上。但是如果這顆恆星是繞著另外一顆星體打轉，那麼這些特定的光譜線，就會在原本的固定點，左右變動著。這就是所謂的都普勒光譜效應：當恆星是朝著地球過來，光譜線的頻率就會增加；反之，則是降低。

中國團隊就是靠著分析 LB-1 發出的光譜變動，宣稱它的神秘伴星是一顆黑洞，而且其質量高達前所未見的 70 個太陽。

中國團隊的發表中認定，LB-1 是一個距離我們 1  萬 4 千光年的的雙星系統。 它包含一顆 8 個太陽質量的恆星，和一顆 70 個太陽質量的黑洞。 另外，靠近黑洞的周遭圍繞著一環盤狀的氣態雲，這個氣態環跟隨著黑洞，與主星以大約 80 天的週期互相圍繞著。黑洞不會發出訊號，但是靠近它的氣態雲會發光，並且發射出氫原子的特殊譜線，稱為 H-alpha 譜線。透過觀測這條光譜線的頻率變動，科學家們可以推測雙星體的旋轉週期、相對質量、軌道形狀等物理參數。

根據目前的星體演化模型，如此大質量的黑洞不可能在銀河系這般的星系中形成的。這是銀河系中星體的普遍成份，造成大質量的恆星在它們演化末期，跳過了重力崩塌的過程，而將所有物質全部向外炸開，灰飛煙滅。所以也不會有黑洞這塊墓碑留下來。

70 個太陽質量的星體黑洞出現在我們的銀河系中，這個空前的發現如果被證實的話，對已知的天文理論具有革命性的結果。因此，這顆黑洞的質量特別引起世界各地的天文學家的注意。

分析錯了嗎？各國質疑聲浪紛紛出現

該篇《自然》論文發表後，不到十日，天文界出現質疑的聲浪。三篇反駁性的論文，分別來自美國、紐西蘭-英國-澳洲、比利時三地的團隊，一致性的質疑中國團隊的詮釋光譜資料的正確性。並且提出各自的分析方法，從同樣的觀測資料，導出不同的結論。

他們的結論沒有排除 LB-1 的伴星是一顆黑洞的可能。但是如果答案是肯定的話，它應該是一顆「正常」的星體黑洞，質量小於 20 個太陽。美國團隊的文章登上今年 (2020) 一月的英國的皇家天文會月報中。

中國團隊資料處理方式遭受到反駁者的強烈質疑。他們一致的指出中國的團隊在資料分析處理中，除了專注在 H-alpha 放射譜線，應該要考慮源自於主恆星的 H-alpha 吸收譜線。從反對者的數值模擬中，說明了把主恆星的吸收譜線排除後， H-alpha 放射譜線應該是來自於一個靜止的發射源。換句話說， H-alpha 光譜發射線並不可能是從黑洞附近發出的，因此跟黑洞的軌道運動沒有直接的物理關係。它的來源更像是環繞在雙星外圍的雲氣所產生的，所以不會產生都普勒效應。

除了這點以外，反對者的分析也認為 LB-1 主星的質量不會超過 5 個太陽，而且 LB-1 距離太陽約 7 千光年，只有中國團隊認定的一半距離。

比利時團隊新觀測資料：伴星是 Be 型恆星啦！

比利時的團隊更是把這個議題提升了一個層次。就在過去的幾個月，他們利用西班牙的 Mercator 望遠鏡，觀測 LB-1。從該望遠鏡獲得的更清晰、同時也更高解析率的光譜資料。從這些新的觀測資料結果，加上中國團隊的資料，他們提出新的證據顯示 LB-1 的伴星不是一個 70 個 太陽質量的黑洞；這顆伴星甚至不是黑洞，而是一顆在天文學中被稱為 Be 型的恆星。

Be 星是會發射出氫原子光譜線的 B 型恆星，傳統天文學用恆星的光譜來分類星體。 B 星是溫度頗高的藍白色星，在銀河系中並不罕見。天文學家可以從恆星的光譜資料辨認出哪些星體是 Be 星。由於比利時的團隊獲得的新的光譜資料在解析率和訊號品質都比之前精確細微，因此研究團隊能夠從原本以為只是主星的光譜資料中，分辨出隱藏其中的伴星光譜。

根據研究團隊的分析，這一顆伴星自轉的速度相當的快，致使觀測到的光譜訊號變得難以辨認；它的光譜又跟主星的光譜混合，讓天文學家以為這個伴星是個不出聲響的緻密星體（黑洞，中子星之類）。

今年 (2020) 四月 29 號 的 《自然》刊登了比利時團隊的研究結果。同一期也刊登了中國團隊對新結果的評論。在評論中，他們表示對新研究的一些分析方法，還是保持著存疑的態度，然而並沒有提出論證反駁 LB-1 新的觀測結論。

在這場論戰中，中國的隊在重新檢視資料後，依舊認為 LB-1 伴星是一個介於 23 – 65 太陽質量的黑洞。這已經是比原先宣稱的質量小了許多。中國團隊倒是同意一點： LB-1 的光譜所代表的訊息，的確是比他們原先設想的更加複雜。

LB-1 的伴星到底是不是黑洞呢？如果中國團隊的結論是正確的，那麼要如何解釋反駁者提出的疑點呢？現代科學研究的過程就是如此。任何的新發現都必須攤在陽光下接受檢視，重複驗證，再三確定，才會產生接近事實的科學成果。

目前看來，比利時團隊的分析方法是相當充分的。他們分析了之前中國團隊和他們新取得的觀測資料，包含了過去 4 年 LB-1 的動力資料。從這些資料產生的結論，並沒有違背目前科學家對雙星系統的理論假設。所以看來，這一顆 70 個太陽質量的黑洞的說法，在經過一連串的小心求證後， 已經離事實越來越遠了，成為一顆失落的黑洞了。

參考資料

1. Liu, J., Zhang, H., Howard, A.W. et al. A wide star–black-hole binary system from radial-velocity measurements. Nature 575, 618–621 (2019).
2. Kareem El-Badry, Eliot Quataert, Not so fast: LB-1 is unlikely to contain a 70 M⊙ black hole, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, Volume 493, Issue 1, March 2020, Pages L22–L27.
3. Eldridge, J. J., Stanway, E. R., Breivik, K., et al. Weighing in on black hole binaries with BPASS: LB-1 does not contain a 70M⊙ black hole. 2019, arXiv e-prints, arXiv:1912.03599
4. Abdul-Masih, M., Banyard, G., Bodensteiner, J. et al. On the signature of a 70-solar-mass black hole in LB-1. Nature 580, E11–E15 (2020).