哈勃望远镜发现17000光年外隐藏黑洞及7颗恒星行踪

记者：对大多数人来说，找回一串丢失的钥匙都不容易。你和你的团队是如何在数万光年之外找到一个看不见的天体的？马克西米利安·黑贝勒：最大的挑战确实在于，黑洞通常是看不见的。不过有时它们会“暴露”自己。

记者：怎么暴露？马克西米利安·黑贝勒：它们会吸引周围气体，或者从附近恒星那里吸积物质。这些气体会被加热到发光。不过，在我研究的那些古老球状星团里，几乎没有气体。

记者：也就是说，这些黑洞仍然是不可见的？马克西米利安·黑贝勒：也不完全是。我们可以通过所谓的天体测量法间接证明这些黑洞的存在。我们会观测那些疑似存在黑洞区域内恒星的运动。根据这些恒星的行为，可以识别出黑洞的影响，进而推断黑洞本身的存在。

记者：为什么偏偏是半人马座ω？马克西米利安·黑贝勒：一方面，有迹象表明，半人马座ω原本可能是一个矮星系的核心，数十亿年前被银河系吞并了。而在星系中心，常常存在黑洞。所以我们推测，半人马座ω的中心也可能有一个。

半人马座ω是银河系中最大、最明亮的球状星团，位于南天半人马座。它由数百万颗恒星组成，直径约150光年，年龄约120亿年，是银河系中最古老的天体之一。在夜空中，人们甚至可以用肉眼看到它，呈现为一团微弱而模糊的光斑。研究人员推测，它最初可能是一个小型矮星系的核心，后来被银河系吞并。

记者：所以你们当时……马克西米利安·黑贝勒：只有数据和一个猜想。科研最吸引人的地方就在这里：你从一个想法出发，却永远不知道它最终会把你带到哪里。

记者：这需要你说得更具体一些。马克西米利安·黑贝勒：我们在半人马座ω中心发现了7颗运动速度很快的恒星。恰好有多颗恒星在那个位置高速运动，不可能只是巧合。最直接的解释是，那里存在一个大质量黑洞，它的引力把这些恒星束缚在各自轨道上。

记者：半人马座ω大约有10000000颗恒星，你们找出了其中7颗？马克西米利安·黑贝勒：是的。为此，我们比较了哈勃空间望远镜多年拍摄的图像中恒星位置的变化。我们测量的大多数恒星，都符合一种可以预测的速度分布。但中心那7颗恒星不符合这个图景。

记者：当你意识到自己真的发现了什么时，脑子里在想什么？马克西米利安·黑贝勒：我还记得第一次看到这些恒星出现时的那个瞬间。学物理或者其他科学学科的人，从一开始就会被反复强调，必须检查所有测量误差。

“你从一个想法出发，却永远不知道它最终会把你带到哪里。”记者：也就是说，你必须克制自己的兴奋？马克西米利安·黑贝勒：没错。一方面我们非常激动，另一方面我们也知道，接下来必须逐一核查每一次测量。我们必须确认，自己看到的是真实效应，而不是数据出了问题。

记者：然后呢？马克西米利安·黑贝勒：我们检验了多种假设，试图解释这些异常快速的恒星是如何进入半人马座ω中心的。最终只剩下一种合理解释：那里一定存在一个中等质量黑洞。

记者：为什么发现和研究黑洞如此重要？马克西米利安·黑贝勒：以超大质量黑洞为例，它们是宇宙中最极端的天体之一。凭借惊人的质量，它们甚至可以影响整个星系的演化。所以需要弄清楚，这样的“巨无霸”究竟是如何形成的。

记者：你们有头绪吗？马克西米利安·黑贝勒：我们现在知道，在宇宙大爆炸后仅几亿年，它们就已经存在了。一种可能的解释是，它们最初以中等质量黑洞的形式诞生于像半人马座ω这样致密的星团中。这样的黑洞可能充当了一种“种子”，随后在漫长时间里不断吸积更多气体，最终成长为超大质量黑洞。

“最终只剩下一种合理解释：那里一定存在一个中等质量黑洞。”记者：你最近又在半人马座ω中发现了另一个黑洞。这个球状星团会不会是一座“黑洞宝库”？马克西米利安·黑贝勒：这个新黑洞是一个非常典型的恒星级黑洞。我们早就怀疑，半人马座ω里存在成千上万个这样的天体。

记者：其他星系里也有球状星团吗？马克西米利安·黑贝勒：几乎每一个较大的星系，都有自己的球状星团系统。其中尤其值得关注的是仙女座星系。

记者：也就是我们的邻近星系。马克西米利安·黑贝勒：是的。那里甚至有一些球状星团的质量比半人马座ω还大，因此也被视为中等质量黑洞的候选目标。

球状星团是由恒星密集聚集而成、整体近似球形的天体系统，依靠彼此之间的引力维系在一起。单个星团可以包含数万到数百万颗恒星，尤其在中心区域极为拥挤。球状星团通常还会在星系中心外围一个近似球形的区域内运行，这一区域被称为“晕”。仅银河系中，已知的球状星团就约有150个。

记者：这些星团也能像半人马座ω那样被观测吗？马克西米利安·黑贝勒：随着距离增加，寻找黑洞会变得越来越困难。那里的球状星团中，单颗恒星已经无法彼此分辨。即便是整个星团，看上去也只是微小的光点。

记者：黑洞会对地球构成危险吗？马克西米利安·黑贝勒：黑洞对地球并不构成直接威胁。欧洲航天局项目负责人乌韦·拉默斯在回应采访询问时说：“‘四处游荡’的黑洞会对地球造成危险，这种数学概率几乎为零。”原因在于，银河系的尺度极其巨大，因此“发生碰撞是完全不可能的”。

记者：具体来说呢？马克西米利安·黑贝勒：科研往往意味着，你要花上几个月时间处理数据，却不知道最后是否真的会有令人兴奋的结果。因此，当这些工作最终得到认可时，那种感觉格外美好。

记者：如果你能和著名物理学家斯蒂芬·霍金、约翰·惠勒共度一个下午，你今天最想问他们什么？马克西米利安·黑贝勒：我最想和他们讨论的，还是那个更宏大的问题。我会想知道，在他们看来，我们今天对宇宙的理解还缺少什么。他们两位主要都是理论上的先驱。所以我也会问，借助今天的望远镜，哪些当年的设想终于有可能被观测和检验。科学最终正是这样向前推进的。