距离地球仅2000光年的破纪录黑洞是如何被发现的？

天文学家在银河系中发现了一个恒星黑洞，其质量是太阳的 33 倍，距离银河系只有 2000 光年。天文学家在银河系中发现了迄今为止质量最大的恒星黑洞。这个黑洞是在欧洲航天局盖亚任务的数据中发现的，因为它对围绕它运行的伴星产生了一种奇特的"摆动"运动。

天文学家发现了银河系中质量最大的恒星黑洞，这要归功于它在一颗伴星上引起的摆动运动。这幅艺术家印象图显示了这颗恒星和被称为盖亚 BH3 的黑洞围绕它们共同的质量中心运行的轨道。图片来源：ESO/L.卡尔卡达

欧洲南方天文台的甚大望远镜（ESO's VLT）和其他地面天文台的数据被用来验证这个黑洞的质量，它的质量是太阳的 33 倍，令人印象深刻。

恒星黑洞是由大质量恒星坍缩形成的，之前在银河系中发现的恒星黑洞的质量平均约为太阳的 10 倍。即使是银河系中已知的第二大质量恒星黑洞--天鹅座 X-1，其质量也只有 21 个太阳质量，因此这次新观测到的 33 个太阳质量的恒星黑洞是非常罕见的[1]。

值得注意的是，这个黑洞离我们还非常近--它距离我们只有2000光年，位于天鹰座，是已知距离地球第二近的黑洞。这个黑洞被命名为盖亚 BH3 或简称 BH3，是研究小组在审查盖亚观测数据，为即将发布的数据做准备时发现的。盖亚合作小组成员、法国巴黎PSL天文台国家科学研究中心（CNRS）的天文学家帕斯夸莱-帕努佐（Pasquale Panuzzo）说："没有人想到会发现一个潜伏在附近、至今未被发现的高质黑洞。这种发现在你的研究生涯中只有一次"。

这幅艺术家的印象图将银河系中的三个恒星黑洞并排进行了比较：盖亚BH1、天鹅座X-1和盖亚BH3的质量分别是太阳的10倍、21倍和33倍。盖亚BH3是迄今为止在银河系中发现的质量最大的恒星黑洞。黑洞的半径与其质量成正比，但请注意，黑洞本身并没有被直接成像。图片来源：ESO/M.Kornmesser

这些观测数据揭示了伴星的关键特性，再加上盖亚的数据，天文学家得以精确测量出BH3的质量。[2]

这段视频放大了 BH3，它是迄今为止在银河系中发现的质量最大的恒星黑洞。该黑洞的发现得益于它在一颗伴星上引起的摆动，在这里可以看到，在变焦结束时，它是画面中心的一个亮点。视频末尾的插图是艺术家绘制的 BH3（红色）及其伴星（蓝色）围绕共同质心的轨道动画。资料来源：ESO/L.Calçada, N. Risinger (skysurvey.org), DSS.音乐：Martin Stuertzer马丁-斯图尔泽

天文学家已经在银河系外发现了类似的大质量黑洞（使用的是另一种探测方法），并推测它们可能是由化学成分中氢和氦以外的重元素极少的恒星坍缩形成的。这些所谓的贫金属恒星被认为在其生命周期中损失的质量较少，因此有更多的剩余物质在其死亡后产生高质黑洞。但直到现在，还没有证据表明贫金属恒星与高质黑洞有直接联系。

这幅图像显示的是盖亚 BH3 周围区域的广域视图，盖亚 BH3 是银河系中质量最大的恒星黑洞。这里看不到黑洞本身，但可以看到围绕它运行的恒星就在这张照片的中心位置，这张照片是由数字化巡天 2 拍摄的。图片来源：ESO/数字化巡天 2。鸣谢：D：D. De Martin

成对的恒星往往具有相似的成分，这意味着BH3的伴星拥有关于坍缩形成这个特殊黑洞的恒星的重要线索。紫外可见光谱仪的数据显示，伴星是一颗非常贫金属的恒星，这表明坍缩形成 BH3 的恒星也是贫金属的--正如预测的那样。

这个艺术家用太空引擎制作的动画展示了银河系中一些恒星黑洞的位置和距离（单位：光年[ly]）：盖亚 BH3，一个目前发现的质量最大的恒星黑洞；天鹅座 X-1，质量次之的恒星黑洞；盖亚 BH1，距离地球最近的黑洞。在我们银河系的中心，潜藏着一个超大质量黑洞--人马座 A*。请注意，由于投影效应，盖亚BH3看起来比盖亚BH1离太阳更近，但实际上前者离太阳更远。这是迄今为止发现的距离地球第二近的黑洞。图片来源：ESO/L.Calçada/Space Engine (spaceengine.org)

帕努佐领导的这项研究成果今天发表在《天文学与天体物理学》（Astronomy & Astrophysics）杂志上。论文合著者、盖亚合作小组成员、法国国家科学研究中心（CNRS）巴黎天文台科学家伊丽莎白-卡福（Elisabetta Caffau）说："由于这一发现的独特性，我们采取了一个特殊的步骤，在即将发布盖亚数据之前根据初步数据发表了这篇论文。尽早提供数据将使其他天文学家能够立即开始研究这个黑洞，而不必等到最早计划于2025年底发布的完整数据。"

对这个系统的进一步观测可以揭示更多关于它的历史和黑洞本身的信息。例如，欧洲南方天文台 VLT 干涉仪上的 GRAVITY 仪器可以帮助天文学家发现这个黑洞是否从周围环境中吸入了物质，从而更好地了解这个令人兴奋的天体。

1. 这并不是银河系中质量最大的黑洞--这个称号属于银河系中心的超大质量黑洞人马座A*，它的质量大约是太阳的400万倍。但盖亚 BH3 是银河系中已知质量最大的黑洞，它是由恒星坍缩形成的。

2. 除了欧洲南方天文台 VLT 上的 UVES 外，这项研究还依靠了以下设备提供的数据：由比利时鲁汶大学与瑞士日内瓦大学天文台合作在西班牙拉帕尔马运行的墨卡托望远镜上的 HERMES 摄谱仪；以及上普罗旺斯天文台--OSU 毕达研究所的 SOPHIE 高精度摄谱仪。

编译来源：ScitechDaily