發現堂兄弟組的系外行星

本文由 建研所 委託，泛科學企劃執行。 

當你走進一棟建築，是否能感受到它對環境的友善？或許不是每個人都意識到，但現今建築不只提供我們居住和工作的空間，更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生，正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題，確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染，同時提升我們的生活品質。然而，要成為綠建築並非易事，每一棟建築都需要通過層層關卡，才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境，政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立，旨在透過標準化的建築評估系統，鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時，為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法，自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止，已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品，涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築，不僅提升建築物的整體性能，也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

說這麼多，你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程，要經歷哪些標準與挑戰？

綠建築標章	智慧建築標章	綠建材標章

第一招：依循 EEWH 標準，打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源，是綠建築（green building）的核心理念，但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單，而是涵蓋建築物的整個生命週期，也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內，都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準，讓我們先回到 1990 年，當時英國建築研究機構（BRE）首次發布有關「建築研究發展環境評估工具（Building Research Establishment Environmental Assessment Method，BREEAM®）」，是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後，於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」（Leadership in Energy and Environmental Design, LEED）這套評估系統，加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶，氣溫高，濕度也高，得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生，四個英文字母分別為 Ecology（生態）、Energy saving（節能）、Waste reduction（減廢）以及 Health（健康），分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級，設有九大評估指標。

我們就以「台江國家公園」為例，看它如何躍過一道道指標，成為「鑽石級」綠建築的國家公園！

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園，也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時，還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築，其外觀採白色系列，從高空俯瞰，就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落；從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊，生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構，設計自然護岸，保留基地既有的雜木林和灌木草原，並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物，採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙，不僅強化了環境的保護力，也提供多樣的生物棲息環境，使這裡成為動植物共生的美好棲地。

第二招：想成綠建築，必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築，使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中，對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出，一路到今日，國際間對此一概念的共識主要包括再使用（reuse）、再循環（recycle）、廢棄物減量（reduce）和低污染（low emission materials）等特性，從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時，使用自然材料與低 VOC（Volatile Organic Compounds，揮發性有機化合物）建材，亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後，內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度，以建材生命週期為主軸，提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說，為確保室內環境品質，建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件；為了防溫室效應的影響，須使用本土材料以節省資源和能源；使用高性能與再生建材，不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性，也強調材料本身的再利用性。

在台江國家公園內，綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念，更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設，並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料，為鳥類和小生物營造棲息空間，讓「蚵殼磚」不再只是建材，而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆，整體綠建材使用率為 52.8%。

在日常節能方面，台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如，引入樓板下的水面蒸散低溫外氣，屋頂下設置通風空氣層，高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出，廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地，創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企，如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流，不僅提升了隔熱效果，減少空調需求，讓建築如同「與海共舞」，在減廢與健康方面皆表現優異，展示出綠建築在地化的無限可能。

在綠建材的部分，另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程，其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材，比方提高高爐水泥（具高強度、耐久、緻密等特性，重點是發熱量低）的量，並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」，還用再生透水磚做人行道鋪面。

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區，首先，他們捨棄金屬建材，讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是，他們也將施工開挖的土方做回填，將有高地差的荒地恢復成平坦綠地，本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪，無痛轉綠。

等等，這樣看來建築夠不夠綠的命運，似乎在建材選擇跟設計環節就決定了，是這樣嗎？當然不是，建築是活的，需要持續管理–有智慧的管理。

第三招：智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率，除了從建築設計與建材的使用等角度介入，也須適度融入「智慧建築」（intelligent buildings）的概念，即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性，使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器，用於蒐集環境資料和使用行為，並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

為了推動建築與資通訊產業的整合，內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度，為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂，目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例，為了掌握建築物生命週期中的能耗，需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標，評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面，則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境，以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中，充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術，來達成兼顧環保和永續發展的理念，也是利用建築資訊模型（BIM）技術打造的指標性建築，受到國際矚目。

在興建階段，為了保留基地內 4 棵原有老樹，團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描，並將大小等比例匯入 BIM 模型中，讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離，確保施工過程不影響樹木健康。此外，在大樓啟用後，BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」，透過 3D 建築資訊模型，提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護，包括保養計畫、異常修繕及耗材管理，讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用，從建造設計擴展至施工和日常管理，使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management，簡稱 FM ) 為例，該系統可在雲端進行遠端控制，根據會議室的使用時段靈活調節空調風門，會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣，而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率，保持低頻運作，實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現，從源頭減少碳足跡；綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小，並保障居民的健康；智慧建築標章運用科技應用，實現能源的高效管理和室內環境的精準調控，增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用，讓建築不僅是滿足基本居住需求，更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

• 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

絕大部分已知的系外行星所環繞的母恆星是像太陽一樣的單星。然而許多恆星其實都是雙星系統的成員，而雙星中的子星是從同一片星雲中誕生出來的，如同家族中的同胞兄弟。英國基爾大學（Keele University）、瑞士日內瓦天文台和比利時等地的天文學家Marion Neveu-VanMalle等人則首度發現一個雙星系統WASP-94，兩子星WASP-94A和WASP-94B各擁有一顆熱木星（hot Jupiter），以血緣論，這兩顆熱木星便如同堂兄弟般。

WASP-94是由光譜型F8的A星與F9的B星組成的雙星系統，兩星相距約15″，相當於約2700AU。由基爾大學領導的WASP-South巡天計畫，發現WASP-94A的亮度有微小的降低，顯示有顆類似木星的系外行星從WASP-94A前方通過，由凌日法估算的行星半徑約為木星的1.72倍，質量約木星的0.445倍，繞A星公轉一周需時3.95天，而且似乎是逆行軌道（與母恆星自轉方向相反）。瑞士天文學家之後則指出WASP-94A的確有顆行星環繞，後來偶然機會下以都卜勒測量（徑向速度法）發現WASP-94B也有一顆系外行星環繞它，質量下限約為0.617倍木星質量，公轉週期為2.008天。這兩顆系外行星的公轉軌道面並不在同一平面上，顯是至少有其中一顆行星的軌道面相對於雙星公轉軌道面是傾斜的。由於WASP-94的兩顆星算是相當明亮，因此可以很容易地研究非常接近母恆星的行星們，或許有機會瞭解這些行星的大氣組成。

熱木星是質量相當於木星或比木星大的氣體巨行星，而且離母恆星非常近，公轉一圈通常僅需數天而已。熱木星的數量並不多，所以在同一個恆星系統中發現2顆熱木星的機率非常低。會不會WASP-94這個雙星系統就是剛好可以同時製造數顆熱木星的狀況？如果真是如此，那麼WASP-94這個恆星系統就非常重要，因為或許可透過它去瞭解為何熱木星會這麼靠近母恆星。

由於熱木星是氣體巨行星，按理來說無法在離恆星很近、溫度過高的地方生成，所以關於這些熱木星為何如此靠近其母恆星一直是個謎。理論上，熱木星原本是在離母恆星比較遠地方誕生，此處的溫度低到足以讓原行星盤中的氣體凝華成冰，逐漸形成新行星的核；之後受到與另一顆行星或恆星重力交互作用的影響，這些新誕生的氣體行星軌道逐漸向內遷移，愈來愈靠近母恆星。在雙星系統中發現2子星各有一顆熱木星，或許可以讓天文學家研究這個行星向內遷移的過程；這也讓WASP-94系統成為WASP-South巡天計畫迄今最重要的發現之一。

參考資料：Keele astronomers find ‘cousin’ planets around twin stars. Keele University [30 September 2014]

本文轉載自網路天文館

• 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).