似乎在银河系发现了一颗罕见的中等质量黑洞

在银河系中漂浮的一团星星的心脏隐藏着一个怪物。位于距离我们约6000光年的一个球状星团，被称为Messier 4，它似乎围绕着一个约是我们太阳质量800倍的黑洞公转。

那不是轻量级的小人物，但也远不称不上巨人。事实上，这个天体属于很少见的中等质量范围，介于较小的黑洞和超大质量的巨型黑洞之间。

到目前为止，我们对这些中间黑洞的探测大多是间接的和不确定的，而这个也不例外。然而，它是目前最好的候选者之一，而且距离我们足够近，以便相对容易地进行后续研究。这可能有助于我们最终确定地发现这些难以捉摸的物体，并解决最令人困惑的黑洞之谜之一。

“科学很少在一刻之间发现新事物。”欧洲空间局(ESA)的天文学家Timo Prusti说。“它是通过一步一步地变得更确定一个结论的过程，而这可能是一步走向确信中等质量黑洞存在的过程。”

我们在宇宙中发现了相当多的黑洞，它们的质量分布有些很奇怪。有两种明显不同的类型：恒星质量黑洞，它们大约是太阳质量的100倍；和超大质量黑洞，它们位于星系的中心，重达数百万到数十亿个太阳。在这两种质量范围之间是……很多没有什么东西，真的。

这构成了一个巨大的谜题，基本上就是，为什么没有呢？难道宇宙中就没有中等质量黑洞吗？或者它们存在，但由于某种原因我们无法探测到它们？

我们知道恒星质量黑洞是如何形成的——巨大恒星的核心塌缩和这些物体之间的合并。但我们对超大质量黑洞的形成并不太确定。它们是通过较小黑洞之间连续合并形成的吗？还是通过吸收物质而膨胀起来？中等质量黑洞将是一个线索，表明它们可以从小变大，并随着时间推移增长。这看起来很有道理，但缺乏它们却很有效地阻碍了这个想法。

可能存在这些黑洞的一个地方是球状星团的中心。这些是非常密集、非常球形、由大约10万到100万或更多恒星组成的星团，它们大多在同一时间从同一团气体形成。

以前针对球状星团进行的研究发现了中心区域有着与中等质量黑洞一致的高质量浓度。Messier 4是距离地球最近的球状星团。由太空望远镜科学研究所(Space Telescope Science Institute)的天文学家Eduardo Vitral领导的一个研究小组，利用了两个强大的太空望远镜，哈勃和盖亚，来仔细观察其中的恒星。

他们跟踪了星团中约6000颗恒星的运动，看看是否能将这些运动与围绕一个小而密集的质量的轨道联系起来。我们通常无法看到黑洞，除非它们正在积累物质，但这些轨道将是一个相当可靠的线索。他们的计算揭示了一些东西，质量约为800个太阳。尽管这个东西可能是什么还不清楚。

“使用最新的盖亚和哈勃数据，我们无法区分一个由恒星残骸组成的黑暗群体和一个更大的点状源。”Vitral说。“所以其中一种可能的理论是，与其说是许多分开的小黑暗物体，不如说这团黑暗的质量是一个中等大小的黑洞。”

为了缩小范围，该团队进行了建模，移除了一些恒星，看看这会如何改变那团质量的形状。移除一颗特别快速运动的恒星会使质量在更大的距离上分散开来，就像你从一群较小的黑洞和中子星中看到的那样。进一步的建模表明，这个质量没有分散到足够大的空间区域。

此外，若是一群黑洞如此靠近在一起，那会一团糟。引力相互作用会将恒星从星团中抛出来，在天空中混乱地涂抹它们。我们可能已经在一个名为Palomar 5的星团中看到了这种效果。

“我们有很大的信心，我们有一个非常小的区域，有很多集中的质量。它比我们之前在其他球状星团中发现的最密集的黑暗质量小三倍。”Vitral说。“虽然我们不能完全肯定它是一个中心重力点，但我们可以证明它非常小。它太小了，以至于我们无法用其他方式解释，除非有一种我们不知道的恒星机制，至少在当前物理学范围内。”

所以，除非有新物理或隐形恒星，在目前为止，中等质量黑洞似乎是最可能的解释。然而，较小黑洞群体也是一个合理的解释。研究人员建议使用哈勃和詹姆斯·韦伯太空望远镜对该星团进行进一步观测，以更好地限制其中恒星的运动。

该研究已发表在《皇家天文学会月刊》上。

https://www.sciencealert.com/we-mayve-detected-a-rare-missing-link-black-hole-in-our-own-celestial-backyard