一万个黑洞失踪我们终于找到其中一个

发布者：麦田晴空 2026-7-19 10:09

半人马座ω球状星团中的这颗恒星是天文学家发现的首颗围绕恒星级黑洞运行的恒星。天文学家认为该星团中应该存在10000个这种大小的黑洞，但他们此前从未发现过……直到最近。图片来源：ESA哈勃与NASA，M.Häberle（MPIA）。

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这个星团中缺失了一万个黑洞

天文学家已知黑洞有三种不同的类别。第一种是超大质量黑洞，它们是潜伏在星系中心的巨兽；第二种是恒星级黑洞，由大质量恒星死亡后形成；还有介于这两者之间的中等质量黑洞。

天文学家认为半人马座ω球状星团——一个由1000万颗恒星组成、绕银河系运行的庞大星团——应该存在约10000个恒星级黑洞。但他们此前从未在该星团中发现过任何恒星级黑洞，不过后来终于发现了。

欧洲空间局（ESA）表示，通过哈勃和韦伯太空望远镜的观测，已在大质量星团中发现了一个恒星级黑洞的证据。这两台望远镜的数据让天文学家得以追踪星团中一颗围绕伴星运行了20多年的恒星。这颗恒星看不见的舞伴质量极大，因此天文学家断定它一定是一个黑洞。他们将这个新发现的黑洞命名为oMEGACatBH2。

研究人员近日在《天体物理学杂志通讯》上发表了他们经过同行评审的论文。

寻找恒星级黑洞

天文学家此前曾在球状星团中搜寻恒星级黑洞。他们之前的探测方法包括观测落入黑洞的物质所发出的辐射，以及一种被称为径向速度法的技术。这种方法通过观察恒星朝向或远离我们的运动速度，能够揭示附近天体的存在。但这些方法从未在半人马座ω星团中发现过黑洞。

天体测量学登场了。这是一种天文学家用来长期测量恒星精确位置和运动的方法。通过长期积累的数据，天文学家得以收集到半人马座ω中恒星的精确运动和摆动信息。其中一颗恒星显示它不仅有一颗伴星，而且这颗伴星的质量比任何恒星都大。

天文学家计算出这个伴星的质量太大，不可能是中子星之类的天体（中子星是死亡恒星的致密核心）。但与此同时，它的质量又比他们预期的黑洞要轻一些。犹他大学的合著者阿尼尔塞斯表示：

虽然我们早已知道这颗恒星的质量为0.78个太阳质量，但现在我们可以计算出这个黑洞的质量——它是4.46个太阳质量，因此太重了，不可能是中子星。不过，在像半人马座ω这样的贫金属环境中，它的质量实际上远低于预期。这既令人惊讶又令人兴奋。我们现在知道，贫金属恒星应该能够形成这样的黑洞，我们需要弄清楚这是如何发生的。

关于黑洞的更多见解

天文学家发现，这颗可见恒星围绕黑洞oMEGACatBH2的公转周期为94年。这是已知的恒星与其黑洞之间最长的公转周期。

但这颗恒星和黑洞似乎并非最初的舞伴。天文学家表示，这对双星很可能是在星团拥挤的环境中相遇的。

而且它们不会永远在一起。计算表明，这颗恒星和黑洞作为一对的时间将不到十亿年，之后星团中的其他恒星会将它们分开。在拥挤的舞池里可不容易。

对引力波的洞察

这个黑洞及其恒星伴星可能让天文学家深入了解引力波。引力波是时空的涟漪。它们由宇宙中的爆炸事件引发，比如恒星爆炸或黑洞合并。而黑洞的形成及其对伴星（如oMEGACatBH2及其恒星）的影响，可能为这些事件的物理学提供洞见。塞斯表示：

了解球状星团中的黑洞群体很重要，因为它们的物理特性和形成过程存在不确定性。更具体地说，理解黑洞的形成过程以及随后通过动力学过程形成双黑洞系统至关重要，因为这会影响我们解释和理解引力波事件的能力。像半人马座ω这样的环境是我们认为双黑洞系统合并并产生这些引力波的主要场所。

欧米茄半人马座中并非唯一的黑洞

虽然这是首次在半人马座ω星团中探测到恒星级黑洞，但天文学家认为他们已经在该星团中发现了一个中等质量黑洞。此前，一个天文学家团队在半人马座ω星团的最内部区域探测到了七颗快速运动的恒星。事实上，这些恒星的运动速度如此之快，本应脱离星团。因此它们的存在和速度表明，有一个大质量天体——中等质量黑洞——在牵引着它们。了解更多关于半人马座ω星团中中等质量黑洞的信息请点击这里。