通过仔细研究哈勃太空望远镜档案中二十年的照片，天体物理学家发现了可能是一个附近黑洞的证据，该黑洞的质量至少是太阳的 8,200 倍。
如果进一步的研究能够证实这些发现，那么这个天体将成为我们星系中发现的第二大黑洞，这些发现已于今日在《自然》杂志上发表。它也可能是迄今为止中间质量黑洞的最有力候选者——一种介于被认为位于大多数星系中心的“超大质量”黑洞和质量与单颗大型恒星相当的小得多的黑洞之间的神秘无人区中的天体。
快速移动的恒星
关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道： 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
德国海德堡马克斯·普朗克天文研究所的天体物理学家马克西米利安·海伯勒和他的合作者检查了人马座ω星团的 500 多张图像，这是一个由 1000 万颗恒星组成的密集星团，距离太阳系约 18,000 光年（5.43 千秒差距）。这些图像主要是在过去几年中为了帮助校准哈勃仪器的而拍摄的。
该团队将这些图像拼接在一起，重建了星团中超过 150,000 颗恒星的运动。海伯勒说，大多数恒星的运动都如理论模型预测的那样。“但是，有些恒星移动得更快。” 有七颗恒星，都靠近人马座ω星团的中心，移动速度太快，以至于仅靠星团的引力无法束缚住它们。
这表明这些恒星是被一个巨大天体的引力加速的，例如黑洞。从恒星的速度来看，该天体的质量至少需要是太阳质量的 8,200 倍，但也可能重达 50,000 个太阳质量。“我们之前不知道是否会找到它，”海伯勒说。“这有点冒险，我们可能一无所获。”
来自 NASA 哈勃太空望远镜的三张图像逐步放大展示了球状星团人马座ω星团中色彩缤纷的恒星。第一张图像显示了人马座ω星团的大部分，而第二张图像揭示了星团中心的细节。第三张图像显示了星团候选黑洞的位置。
ESA/哈勃、NASA、马克西米利安·海伯勒 (MPIA)
英国剑桥大学的天体物理学家格里·吉尔摩说，“这是一项艰巨的实验”，而黑洞存在的证据“远非结论性的”。特别是，数据尚未显示轨迹弯曲的证据，而这正是预期恒星围绕大质量天体运行的迹象。在人马座 A* 的案例中，这是位于银河系中心质量为 430 万太阳质量的黑洞，多年的观测发现了此类弯曲轨道的无可辩驳的证据——为此，两位主要研究人员获得了 2020 年的诺贝尔奖。盖亚太空望远镜也通过单颗伴星的运动，发现了一些休眠的恒星大小的黑洞。
过去半个世纪发现的大多数黑洞都是通过探测超热气体螺旋落入黑洞时产生的辐射（如 X 射线或无线电波）而发现的。人马座 A* 存在的最初迹象确实是一个无线电波源——尽管不是很亮。但在人马座ω星团中没有发现此类辐射。
神秘的中量级
人马座ω星团中候选天体的质量将使其恰好处于中等质量黑洞的范围内，通常认为该范围介于约 100 到 100,000 个太阳质量之间。到目前为止，关于此范围内黑洞的唯一确凿证据来自探测到两个合并黑洞产生的引力波。2019 年观测到的一个此类事件被认为产生了一个质量约为 150 个太阳质量的天体。
寻找中等大小黑洞的历史中，长期存在着后来被证伪的主张。天体物理学家长期以来一直怀疑，一些“超亮”X 射线源可能是这个尺寸范围内的黑洞。但现在大多数这些候选者已被证明是中子星，它们通过过热来自伴星的物质而异常明亮。“这些最有可能与‘正常’的年轻双星系统有关，”哈佛-史密森天体物理学中心（位于马萨诸塞州剑桥市）的天体物理学家朱塞皮娜·法比亚诺说。
仍然存在很大的问题——包括一些黑洞是如何变成超大质量的，以及它们是否是多次合并的结果，从恒星质量黑洞开始，并经历人马座ω星团候选者那样的中间质量。
海伯勒说，该团队现在正计划使用詹姆斯·韦伯太空望远镜进行后续光谱观测。尽管哈勃数据仅显示了恒星在视场中的移动方式，但恒星的光谱将揭示它们沿视线方向的移动方式，使天文学家能够完全重建它们在 3D 中的速度。
本文经许可转载，并于 2024 年 7 月 10 日首次发表。