科学家首次发现没有恒星围绕“孤独黑洞”

【中国观察2025年04月26日讯】过去，天文学家普遍认为黑洞周围通常环绕着恒星。不过，近期天文学家发现银河系中，一个无任何恒星伴随的“孤独黑洞”。这一发现不仅让他们困惑，也有望颠覆天文学界对黑洞和宇宙的旧有认识。
在此之前，科学家观察所有已发现的黑洞，至少都有一颗伴星（双星系统中，在其中一颗恒星演化为黑洞后，另一颗质量较小的恒星为伴星）存在。黑洞对伴星发出的光产生影响，因此才容易被天文学家发现，若黑洞没有伴星将难以被发现。
根据科学家的理论估计，银河系数千亿颗恒星中可能隐藏着多达1亿个黑洞。然而，目前科学技术仍无法完整侦测到这些黑洞，因为它们与大恒星排列在一起的可能性非常小。
这次，美国太空望远镜科学研究所（STScl）、英国圣安德鲁斯大学（University of St Andrews）系外行星科学中心、欧洲南方天文台（European Southern Observatory，ESO）共同合作，确认先前观测到的暗天体“OGLE-2011-BLG-0462/MOA-2011-BLG-191”，是一颗没有恒星存在的“孤独黑洞”。
该研究成果于4月11日发表在《天文物理学杂志》上，同时详细描述整个团队过去几年来对这个黑洞的身份与确认。另外，研究还探讨了其对黑洞形成理论的潜在影响。
该研究团队最初注意到这颗天体，是因为它经过一颗遥远的恒星前方时，其强大的引力如同一个宇宙放大镜，瞬间扭曲了时空，放大了该恒星的光芒，并在短时间内改变它在宇宙中的位置（视位置偏移）。
他们于2022年的研究报告中指出，当时通过哈伯望远镜（Hubble Space Telescope）在2011年至2017年的数据，发现了某个“暗天体”穿过距离地球约5,000光年射手座悬臂（Carina-Sagittarius），它对周围的星光造成长达270天的透镜效应。
透镜效应（Gravitational Lensing）是指背景光源发出的光，受到黑洞、星系及星系团强大引力场的影响，光线就会像通过透镜一样发生弯曲（扰动效应）。先前，科学家利用此效应，在银河系内发现了二十多个黑洞，在其它星系中发现了一百多个潜在黑洞。
当时，该团队初步判定其是一个游离黑洞，但并未知晓它是一个“孤独黑洞”，而其他研究小组则认为该天体是一颗“中子星”。
为了进一步确认，该团队通过哈伯望远镜在2021年和2022年期间，以及行星猎人盖亚（Gaia）太空探测器的数据，更近一步精确计算该天体质量。结果显示，其质量为太阳的7倍，远超中子星质量范围，且该天体也没有任何可探测的光源。
他们最终认定当初发现的暗天体并非中子星，而是一个没有伴星的“孤独黑洞”。研究人员还发现，这个孤独黑洞相对于周围恒星的移动速度约为每秒51公里（约每小时18.36万公里）。
研究人员凯拉什‧萨胡（Kailash Sahu）指出，这次计算误差为0.8个太阳质量，不确定性只有先前的一半。另外，原本质疑黑洞存在的其他研究团队也在2023年修改报告，因为他们发现该天体的质量约为太阳的6倍，与黑洞假设较一致。
该究团队的最新研究，首次证实了“孤独黑洞”的存在。他们计划使用于2027年发射的南希‧格雷斯‧罗曼（Nancy Grace Roman Space Telescope）太空望远镜寻找更多“孤独黑洞”相关例子。
英国圣安德鲁斯大学系外行星科学中心的马丁‧多明尼克（Martin Dominik）博士对《每日邮报》表示，“爱因斯坦的理论再次得到验证。黑洞虽然能隐形自己，但却无法隐藏自己的引力，因为我们观测到黑洞强大的引力弯曲光线，使背景恒星突然变亮。”
该项研究主要人之一、太空望远镜科学研究所的天文学家凯拉什‧萨胡（Kailash C. Sahu）对《科学新闻》表示，这是迄今为止唯一发现这种类型黑洞，原因是它太难被发现。