银河系中心潜伏着什么？几十年来，天文学家已经知道大部分答案。正如在大多数大型星系中一样，一个超大质量黑洞位于我们宇宙岛屿的中心，被分子云和恒星的漩涡所包围。
但是，这张图中似乎缺少了一些东西：最重的恒星死亡时可能产生的恒星质量黑洞。理论家长期以来一直预测，这种黑洞应该大量存在于我们星系恒星密集的中心，但它们以及其他附近大型星系的所谓核中的存在证据却很少。天文学家将此归咎于黑洞太暗淡，无法在嘈杂的 X 射线背景中被识别出来。
四年前，哥伦比亚大学的天体物理学家查克·海利在《自然》杂志上发表了一篇论文，他和他的合著者在论文中声称，他们终于窥探到了银河系隐藏的黑洞群——或者更确切地说，是这个黑洞群中最引人注目的成员。如果其中一些黑洞是双星——意味着它们与另一个天体（通常是恒星）一起运行——它们应该从这样的伴星中虹吸物质，在这个过程中，物质会升温并发出可探测到的 X 射线。海利和他的同事使用了美国宇航局钱德拉 X 射线天文台十多年的档案数据，在银河系核心附近发现了十几个以前未知的 X 射线辐射源——他们说，每个辐射源都可能代表一个正在吞噬恒星的黑洞。因此，总体而言，这十几个候选者将暴露成千上万个未被发现的、较为安静的同类的存在。
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然而，现在，另一个团队的一项新研究对这种解释提出了质疑。它反而认为，来自银河系核心的 X 射线信号很可能由中子星双星引起。一个没有长期预测的恒星质量黑洞中心群的银河系将是令人不安的，至少可以说，因为它表明理论家对星系如何运作的理解仍然存在很大的差距。
高风险
曼哈顿社区学院的天文学家萨维克·福特说，找出银河系中心是否拥有黑洞群非常重要，正是因为这种知识可以极大地帮助科学家回答关于星系形成和演化的几个悬而未决的问题。“我们想了解星系是如何组装起来的，而星系核似乎起着重要的作用，”福特说，他没有参与这两项研究。“我们知道超大质量黑洞的质量与成熟星系的大尺度特征相关，但我们不确切知道这些超大质量黑洞是如何增长得如此巨大和如此之快的。”
星系的黑洞填充的核也将是产生引力波的奇异天体物理事件的主要场所，天文学家现在越来越频繁地发现引力波。时空结构中的这些涟漪可能来自许多宇宙源，但目前对于现有设施来说，最容易探测到的是来自恒星质量黑洞合并的引力波。这种合并应该最常发生在恒星质量黑洞最集中的地方。而星系核仍然是理论家们认为这些条件发生的最有可能的地方。
时间问题
德克萨斯理工大学的天体物理学家汤姆·马卡罗尼是上个月发表在《英国皇家天文学会月刊》上的新研究的主要作者，他指出，没有人质疑海利及其公司报告的诱人 X 射线源的存在，其中一些来源可能确实与黑洞有关。相反，马卡罗尼和他的合著者对之前论文的分析和解释提出了异议，他们说，这种异议削弱了其核心结论。
“海利的团队发现了双星系统中的中子星或黑洞，”马卡罗尼说。“每个人都同意这一点。数据是好的。数据显示这些天体没有[周期性短周期]爆发。每个人也同意这一点。”马卡罗尼说，争论的核心是“海利声称这意味着它们一定是双星黑洞，因为双星中子星[据推测]大约每五年爆发一次。但他从未检查这是否真的属实。我检查了，结果并非如此。”
中子星是已消亡的大质量恒星的城市大小的残骸。它们不是黑洞，但它们的引力如此强大，以至于它们看起来和行为都像黑洞冒名顶替者，而且人们也认为它们在银河系核心中很普遍。与黑洞一样，它们也能够捕获和吞噬伴星，并且它们偶尔会在吞噬时发出巨大的 X 射线爆发。仅从 X 射线辐射来看，可能无法判断 X 射线双星系统包含的是黑洞还是冒名顶替的中子星。
一些天文学家，包括海利和他的合著者，假设可以通过仔细监测 X 射线双星爆发的时间来区分。他们认为，包含黑洞的 X 射线双星系统的爆发频率低于包含中子星的其他系统。数据的匮乏使理论家们不确定，但他们的工作表明这可能是真的。然而，观测者尚未最终证明存在任何时间差异。为了寻找这些问题的答案，天文学家们——目前——正在他们的领域前沿黑暗中摸索。
马卡罗尼坚持认为，将中子星双星等同于快速重复爆发只不过是天文传说；它是偏倚数据集中的统计伪影的产物。具体来说，他说，每 5 到 10 年重复爆发的中子星在天文学家的目录中被过度表示，因为与爆发频率较低的、更安静的中子星相比，这种系统只是提供了更有用的数据。
为了证明他的观点，他和他的合著者检查了来自美国宇航局罗西 X 射线定时探测器 (RXTE) 的中子星数据，该探测器于 1995 年发射，执行了为期 16 年的任务，以调查整个天空的时间依赖性 X 射线辐射。他们的分析表明，RXTE 发现了许多爆发周期超过十年的爆发中子星，并且发现了更多爆发过一次但尚未重复爆发的中子星。马卡罗尼说，RXTE 的调查范围、深度和持续时间及其由此产生的来自爆发双星中子星的 X 射线收获意味着，在整个银河系中可能存在数以万计的此类未被发现的系统。简而言之，它们的普遍性被大大低估了，因为它们的典型爆发周期超过了天文学家最长、最敏锐的调查的持续时间。
有问题的比较
哈佛-史密森天体物理中心天文学家卡里姆·埃尔-巴德里（他没有参与这两个团队）表示，这突显了大自然对我们人类局限性的漠不关心的更深层次、更普遍的问题。宇宙事件可能而且确实发生在时间尺度上，这些时间尺度使个人甚至整个文明的寿命相形见绌，这反过来意味着，仅仅依靠观测是天文学家获得对外界事物有偏见的看法的必由之路。“你可以想象可能存在大量中子星双星，它们每百万年爆发一次，但如果你只观测几十年，你永远不会看到它们，”埃尔-巴德里说。“爆发周期不一定是判断某物是黑洞还是中子星双星的好指标。”
在为自己辩护时，海利指出，他从未声称所有十几个点源都是黑洞双星。相反，他表明，鉴于这些来源的特征，它们很可能是黑洞候选者，这在统计学上将天平倾向于银河系中心的黑洞群。“即使银河系中心只有少数黑洞双星，也意味着存在成百上千个孤立的黑洞，”他说。
此外，他对他的批评者提出了批评，他说批评者允许偏见腐蚀他们自己的结论。海利说，马卡罗尼及其同事的分析过度依赖来自球状星团的中子星数据，球状星团是散布在我们星系中的古老恒星聚集体。他说，相对平静的球状星团与银河系中心活跃的环境之间的无数差异累积起来，使它们各自的中子星群之间的比较无效。
“一个类比是，马卡罗尼所做的是试图通过研究他在德克萨斯州郊区观察到的摩天大楼数量来推断纽约市的摩天大楼数量，”海利说。“这些是不同的环境，并且会得出误导性的结论。”
此外，海利和他的同事说，他们感到困惑的是，既然现在存在更灵敏的 X 射线源调查，马卡罗尼为什么要使用有些过时的 RXTE 数据。
马卡罗尼回应说，“使用关于银河系中心区域的更高质量的 X 射线监测数据对我们没有帮助，因为我们不知道 X 射线源的性质。这将需要循环论证。它们是黑洞双星还是中子星双星？这就是争论的焦点。”
答案等待揭晓
目前，黑洞群仍然是银河系中心神秘 X 射线源的主要解释，这与该假设更广泛的理论遗产相符。不方便的事实可能是，这个谜题没有万能的解决方案，黑洞和中子星的混合解释了这些观测结果。“现实情况是：宇宙必须非常病态，银河系中心才没有黑洞，同样地，才没有中子星，”福特说。
进一步的澄清可能很快就会到来。新墨西哥州的卡尔·G·詹斯基甚大阵列射电望远镜的升级版“下一代”有望在 2020 年代末开始运行，并解决这场辩论。该阵列将足够灵敏，可以测量这些来源的微弱无线电波，并且将它们与 X 射线辐射进行简单比较应该可以辨别出任何给定的来源是中子星还是黑洞。
马卡罗尼说：“这场争议突显了多波长天文数据集的需求。“X 射线数据可以识别有趣的来源，但现在我们需要无线电或红外数据来解决问题。”
对于海利来说，这场辩论本身就是对其 2018 年论文的影响力的一种证明——无论其作用多么微小，它都使科学家更接近真理。“这篇论文取得的成就超出了我的预期，”他说。“它引发了巨大的理论兴趣，我想，也引发了一些争议。这一切都很有趣。”