不仅有流浪地球，还有流浪黑洞？

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原作：COLIN STUART

翻译：牟新翔

校对：陈晓倩

编排：黄卓尔

后台：李子琦

https://skyandtelescope.org/astronomy-news/black-holes/have-we-found-the-first-rogue-black-hole-in-the-milky-way/

我们难道发现了银河系首个“流浪黑洞”？

一张从近距离观测流浪黑洞飘过银河系的假想图

图源：FECYT/IAC

两个国际天文小组可能使用哈勃太空望远镜首次直接探测到一个独自在银河系中游荡的黑洞。

黑洞是出了名的难以捉摸的天体。它的引力大到连光都无法逃离它们，所以望远镜捕捉不到直接来自它们的光线。黑洞通常通过吞噬周围物质的过程或它们在双星系统中对伴星的影响来显示踪迹。

据估计，大约有一亿个在银河系中孤独徘徊的鼓孤立黑洞。但到目前为止，我们甚至很难找到其中的任何一个。天文学家几十年来一直用地基望远镜监测银河系中心并在多年使用哈勃望远镜进行了细致的观测后，终于在银河系的船底—人马座臂上找到了5000光年外可能是黑洞的一个踽踽独行的天体。

由于引力微透镜效应，这一突破成为可能。空间望远镜科学研究所的Kailash Sahu说，“这是唯一可以用来识别孤立黑洞的技术。”这一发现背后的其中一个团队就是由Sahu领导的。

引力微透镜依赖于背景光源（如恒星）和前景物体之间的偶然对齐。前景物体的引力使其周围的背景光线弯曲，像凸透镜一样放大背景。天文学家观察这一事件时发现背景恒星突然变亮，它变亮的方式能告诉天文学家很多关于前景物体的信息，即使它不能被直接看到。

这幅假想图展示了黑洞的引力是如何弯曲空间以及背后遥远恒星发出的光线的。

图源：NASA/ESA/STScI/Joseph Olmsted

在这种情况下，天文学家可以判断出前景物体不是一颗普通的恒星。典型微透镜事件的持续时间从几天到几周不等，但此次观测到物体的强烈引力将引力透镜现象延长至近九个月。在此期间，背景恒星的颜色也保持不变。如果前景物体也是恒星，它们不同的颜色会在微透镜事件期间暂时混合。

Sahu的团队和加州大学伯克利分校CaseyLam领导的另一个团队对哈勃望远镜观测到的结果很感兴趣。两个小组都进行了非常精确的测量，以计算背景恒星的光线被偏转的角度，这反过来又能够计算出前景物体的质量。经过计算，他们发现偏转仅为1毫角秒，相当于从地球上测量一个位于月球表面的人的身高。

箭头所指的是一颗临时增亮的恒星，由哈勃望远镜摄

图源：Science: NASA/ESA/Kailash Sahu (STScI)；图像处理：Joseph DePasquale (STScI)

他们足足花了几年时间才收集到足够的数据，之所以时间这么久，部分原因是有另一颗明亮的背景恒星非常接近被放大的那颗恒星。“这就像试图测量萤火虫在明亮灯泡旁边的微小运动，”Sahu说。各小组必须仔细地扣除明亮恒星的光。由于这一操作非常复杂，不同团队对前景物体的质量得出了不同的答案。Sahu的研究小组认为这个天体有7个太阳质量，Lam的小组则认为在1.6到4.4太阳质量之间。后者的估计范围使得这个物体的类型又有了不确定性：如果它在质量范围的上端，那么它很可能是一个孤立的黑洞，但如果它在质量范围的下端，则意味着它完全是另一种东西。

伯克利研究小组的Jessica Lu称：“尽管我们很想说它就是一个黑洞，我们也必须报告出所有合理的假设。它可能是个小质量黑洞，甚至可能是一颗中子星。”中子星是另一种质量较小的恒星遗骸。

“这是个非常令人兴奋的发现，”英国纽卡斯尔大学的Adam Ingram说，虽然他并没有直接参与这项研究。他还说，如果我们想了解恒星质量黑洞的形成和演化过程，我们需要更多的观测资料。到目前为止，我们仅限于研究产生X射线的黑洞及其伴星和产生引力波的黑洞合并事件，但这些都是极端的例子。

Ingram说：“这就像试图计算出人类跑得有多快，但所掌握的唯一信息来自对奥运会上博尔特的观察。”。如果天文学家能够使用透镜技术测量更多孤立黑洞的质量，他们将更好地了解“正常”黑洞的样子。

责任编辑：周学云

牧夫新媒体编辑部

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图源：NASA

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