北京
馬修·惠特克盯著屏幕上那條跨越二十年的光點(diǎn)軌跡，手指在鍵盤上敲下最后一行計(jì)算。屏幕跳出一個(gè)數(shù)字：4.46倍太陽質(zhì)量。這不是中子星——中子星的極限只有2.2倍左右。他往后一靠，意識到自己剛剛找到了半人馬座ω球狀星團(tuán)里第一個(gè)被確認(rèn)的恒星級黑洞，一個(gè)天文學(xué)家找了幾十年的東西。
半人馬座ω星團(tuán)是個(gè)讓天文學(xué)界頭疼了幾十年的老問題。這個(gè)球狀星團(tuán)內(nèi)部擠著1000萬顆靠引力綁在一起的恒星，按理說應(yīng)該遍地是黑洞——那些大質(zhì)量恒星爆炸后留下的殘骸。模型預(yù)測這個(gè)星團(tuán)里大約有1萬個(gè)恒星級黑洞，但之前的觀測研究用徑向速度法測過，用射電和X射線波段搜過物質(zhì)墜入黑洞時(shí)發(fā)出的輻射，結(jié)果幾乎一無所獲。證據(jù)少得讓人懷疑是不是理論本身出了毛病。
2026年7月13日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志快報(bào)》上的這項(xiàng)研究換了一套完全不同的打法。研究團(tuán)隊(duì)調(diào)用了哈勃太空望遠(yuǎn)鏡超過20年的存檔數(shù)據(jù)，從2002年到2023年的天體測量記錄全部翻出來，再結(jié)合韋布空間望遠(yuǎn)鏡最新補(bǔ)充的近紅外數(shù)據(jù)來進(jìn)一步提高測量精度。他們用的方法叫天體測量法，簡單說就是長時(shí)間盯著恒星看，測量它在天空中的位置到底挪動了多少——哪怕挪動量只有探測器上不到一個(gè)像素的幾分之一。這種精度讓惠特克自己都覺得不可思議。
在距離地球約1.8萬光年的星團(tuán)密集環(huán)境中，他們鎖定了一顆肉眼可見的主序星。這顆恒星正在繞著一個(gè)完全看不見的東西轉(zhuǎn)圈，而那個(gè)不可見天體的質(zhì)量大到只有黑洞一種解釋。研究團(tuán)隊(duì)把它命名為oMEGACat BH-2，這也是半人馬座ω星團(tuán)里被探測到的第一個(gè)恒星級黑洞。但真正的意外在數(shù)據(jù)里：這個(gè)黑洞的質(zhì)量比預(yù)期的低得多，而且它和可見伴星組成的雙星系統(tǒng)，軌道周期是所有已知黑洞雙星中最長的。
這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)還直接修正了之前另一組科學(xué)家的判斷。更早的研究曾認(rèn)為這個(gè)雙星系統(tǒng)中隱藏的是一顆中子星。惠特克團(tuán)隊(duì)把哈勃的存檔天體測量數(shù)據(jù)大幅擴(kuò)展之后，結(jié)合韋布的新觀測，更精確地約束了可見恒星的暗伴星質(zhì)量。“我們已經(jīng)知道這顆恒星是0.78倍太陽質(zhì)量，”惠特克解釋說，“現(xiàn)在我們可以算出來，黑洞質(zhì)量是4.46倍太陽質(zhì)量，太重了，不可能是中子星。但它的質(zhì)量又比預(yù)期低得多。”這段話背后暗含著一個(gè)有趣的張力：這個(gè)黑洞既排除了中子星的可能性，又不像典型恒星級黑洞那么重，質(zhì)量落在了一個(gè)讓人需要重新翻看模型的位置上。
此前天文學(xué)界已經(jīng)用哈勃數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了這個(gè)星團(tuán)中心潛伏著一個(gè)中等質(zhì)量黑洞的證據(jù)。現(xiàn)在加上這第一個(gè)被確認(rèn)的恒星級黑洞，半人馬座ω星團(tuán)的黑洞圖景開始從理論走向?qū)崪y。這1萬個(gè)“失蹤”黑洞里終于有一個(gè)現(xiàn)身了，隨之而來的新數(shù)據(jù)會幫助研究人員修正在類似環(huán)境中黑洞形成的現(xiàn)有理論。惠特克補(bǔ)了一句實(shí)在話：“沒有這兩臺空間望遠(yuǎn)鏡，根本不可能找到這個(gè)黑洞。”哈勃二十年的存檔和韋布的最新精度，一個(gè)是時(shí)間縱深，一個(gè)是測量銳度，缺一個(gè)都不行。
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