摘要：“对难以捉摸的中等质量黑洞的搜寻仍在继续，”研究团队成员、英格兰萨里大学（University of Surrey）的科学家贾斯汀·里德（Justin Read）说。“在半人马座欧米茄的中心可能仍然有一个，但我们的工作表明，它的质量必须小于太阳质量的 6,00

半人马座 Omega 中的一个“缺失环节”黑洞仍然缺失。看似中等质量的黑洞实际上是一团恒星质量的黑洞。

（主星团）拉西拉天文台看到的密集星团 Omega Centauri;（插图顶部）一个中等质量的黑洞;（插图底部）一团恒星质量黑洞。 （图片来源：ESO/Robert Lea）

新的研究可能给科学家们带来了坏消息，他们认为自己在一个密集的银河系星团中发现了一个“缺失的环节”黑洞。

新的发现意味着，在半人马座欧米茄中，不是罕见的中等质量黑洞，而是一团恒星质量黑洞，据信是被银河系蚕食的古老星系的遗迹。

“对难以捉摸的中等质量黑洞的搜寻仍在继续，”研究团队成员、英格兰萨里大学（University of Surrey）的科学家贾斯汀·里德（Justin Read）说。“在半人马座欧米茄的中心可能仍然有一个，但我们的工作表明，它的质量必须小于太阳质量的 6,000 倍左右，并且与一群恒星质量的黑洞并存。”

天文学家首先得知半人马座欧米茄可能存在一个黑洞，其中估计有 1000 万颗恒星，当时他们注意到其中一些恒星的运动速度比预期的要快。

去年，一组天文学家使用哈勃太空望远镜进行了一项调查，并认为他们发现了一个中等质量的黑洞，其质量相当于大约 8,200 个太阳。

顾名思义，中等质量黑洞占据了恒星质量黑洞（质量为 10 到 1,000 个太阳质量）和位于星系中心的超大质量黑洞之间的领域，质量等于数百万甚至数十亿个太阳。

在如此接近地球的地方发现一个中等质量黑洞的著名发现令人兴奋，因为这些黑洞被认为是帮助黑洞达到超大质量地位的合并链中的关键环节，但众所周知，这些黑洞一直难以捉摸。尽管科学家们认为它们应该在宇宙中很常见。

这是因为，像所有黑洞一样，它们被一个称为事件视界的单向光捕获表面所包围。这意味着黑洞只有在被它们赖以生长的物质包围时才能看到，这些物质在潮汐力的作用下加热以产生强光。

中间黑洞被认为是“停滞的”或“冻结在时间中”的，因为它们周围缺乏气体和尘埃可供食用。这也意味着它们实际上是不可见的，因为推断它们存在的唯一方法是它们的引力对周围恒星的影响。

显示三种类型的天体物理黑洞的插图，从左大到右（图片来源：Robert Lea（使用 Canva 创建））

与半人马座欧米茄中心的中等质量黑洞的引力相互作用被认为使这个致密星团中心的恒星加速到高速。

“我们早就知道星系中心有超大质量黑洞，而我们自己的星系中也有较小的恒星质量黑洞，”团队成员、加那利群岛天文研究所研究员安德烈斯·巴尼亚雷斯·埃尔南德斯（Andrés Bañares Hernández）在一份声明中说。

“然而，可以弥合这些极端之间差距的中等质量黑洞的想法仍未得到证实，”他补充说。“通过研究半人马座欧米茄（矮星系的残余物），我们已经能够改进我们的方法，并在了解此类黑洞是否存在以及它们在星团和星系的演化中可能发挥的作用方面向前迈出了一步。

“这项工作有助于解决长达二十年的争论，并为未来的探索打开新的大门。”

致密的星团 Omega Centauri。（图片来源：NASA/ESA/Anderson/van der Marel）

对观测到的恒星速度的另一种可能的解释是恒星质量的黑洞团，预计这些黑洞会在像这样的密集星团中生长。

然而，天文学家认为，与其他恒星的相互作用可能会将这些更小的黑洞从这个系统中“弹弓”出来。这使得一个中等质量的黑洞成为半人马座欧米茄中心高速恒星最可能的解释——直到现在。

在这项新研究中，研究人员在考虑 Omega Centauri 时考虑了另一个重要的数据源，它显着改变了事情。

额外的数据来自被称为脉冲星的“宇宙灯塔”。

脉冲星是被称为中子星的快速旋转的宇宙残余物，当大质量恒星耗尽燃料并在自身引力下坍缩时形成。

当这些死星以每秒 700 次的速度旋转时，它们也会从它们的两极发射出辐射束。这些光束像宇宙灯塔的光一样扫过宇宙。

当它们旋转指向地球时，脉冲星会变亮，使它们看起来像是脉冲。因为在科学家所谓的脉冲星计时阵列中，这种伪脉冲在集体考虑时是高度周期性的，所以这些宇宙灯塔变成了一种高度精确的计时工具。

脉冲星的插图，脉冲星是一颗快速旋转的中子星，像宇宙灯塔一样在太空中扫荡辐射束（图片来源：Robert Lea（使用 Canva 创建））

脉冲星时间的变化可以表明存在加速这些死星的强烈引力场。脉冲星数据的添加使该团队能够更详细地探测半人马座欧米茄中心的引力场。

这使该团队能够区分中间黑洞和恒星质量黑洞集群的影响。该团队确定，后者是半人马座欧米茄中心恒星速度的最可能解释。

该团队并没有对他们的发现感到沮丧。例如，里德认为天文学家开始发现间质量黑洞只是时间问题。

“我们很有可能很快找到一个 [中等质量黑洞]，”里德说。“越来越多的脉冲星加速度即将到来，使我们能够比以往任何时候都更精确地窥视致密星团的中心并寻找黑洞。”

与此同时，该团队的研究可以帮助天文学家更好地了解脉冲星诞生的机制。

“脉冲星的形成也是一个活跃的研究领域，因为最近检测到了大量脉冲星，”埃尔南德斯总结道。“Omega Centauri 是研究其形成模型的理想环境，这是我们在分析中首次能够做到这一点。”

该团队的研究已被接受在《天文学与天体物理学》杂志上发表。

来源：瞌睡小熊爱科学