距离地球最近的黑洞被发现“隐藏在平坦的视线中”

在南半球的冬天，望远镜星座中的一个蓝色光点在头顶闪闪发光。天空中的亮点看起来像一颗明亮的恒星，实际上是两颗在近轨道上的恒星-伴随着已知的距离地球最近的黑洞。

新发现的黑洞距离我们的太阳系约1011光年，位于恒星系统HR6819。今天在“天文学与天体物理学”杂志上亮相，这个看不见的物体被锁定在一个有两颗可见恒星的轨道上。据估计，它的质量大约是太阳的四倍，大约比下一个黑洞近2500光年。

“它似乎一直隐藏在眼前，”天文学家卡里姆·巴德里(Kareem El-Badry)说，他是加州大学伯克利分校(University of California，Berkeley)的博士生，专门研究双星系统，但没有参与这项研究。“这是一个足够亮的恒星(系统)，人们从80年代就开始研究它了，但看起来它出现了一些意外。”

在人类尺度上，一千光年是一个巨大的距离。如果对银河系模型进行缩放，使地球和太阳之间只有一丝宽的距离，那么HR6819大约有4英里远。但在这个跨度超过10万光年的星系的宏伟计划中，HR6819相当接近，这表明银河系到处都是黑洞。

“如果你找到一个离你很近的人，并且你认为你并不特别，那么他们肯定无处不在，”该研究的主要作者、智利欧洲南方天文台(ESO)的天文学家托马斯·里维纽斯(Thomas Rivinius)说。

研究人员长期以来一直估计，银河系是数亿黑洞的家园，黑洞是密度极高的物体，其引力场如此之强，甚至连光都无法逃脱。但事实证明，找到这些暗色物体极其困难。银河系中有数十个黑洞被发现“进食”附近的气体云-当物质围绕黑洞边缘旋转时，这个过程会发出X射线。但我们银河系中的大多数黑洞是看不见的，所以找到它们的唯一方法就是观察它们对周围物体的引力效应。

研究HR6819的天文学家根本不是在寻找黑洞。取而代之的是，他们想更多地了解一对奇特的恒星相互环绕运行的情况。

外层恒星被称为Be星，质量是太阳的几倍，燃烧的温度更高，颜色更蓝。在赤道，恒星的表面以每秒300英里的速度旋转，或者说比太阳的赤道快200多倍。“它们旋转得如此之快，以至于物质几乎自己飞走了，”里维纽斯说。

早在2004年，智利拉西拉天文台用MPG/ESO 2.2米望远镜对HR6819进行了为期四个月的观测活动，发现有迹象表明，该系统不是标准的双星对。“正常”的内星似乎每40.3天绕另一个天体运行一次，而较大的Be星则在更远的距离绕着内星和神秘的第三个天体运行。

五年后，欧洲南方天文台的stanŠtefl带头重温了这些观测结果，其中包含了在HR6819中潜伏着黑洞的迹象。但在2014年，ŠTEFL死于一场车祸，这项工作陷入停顿。

2019年11月，BE明星专家、ŠTEFL的长期同事里维纽斯看到了重新审视HR6819的新理由。另一个研究小组发表了一项研究，详细描述了一个绰号LB-1的恒星系统，该系统有一个质量约为太阳70倍的黑洞。这项工作立即引起了人们的关注。根据物理学家关于恒星质量的黑洞是如何形成的--在一颗巨大恒星的超新星爆发后留下的--这种质量的黑洞应该不会形成。当一颗大到足以产生如此大小的黑洞的恒星死亡时，它会以这样一种方式爆炸，导致产生的碎片不能自行塌陷。

然而，Rivinius的团队注意到LB-1的数据与他们几年前在HR6819上看到的数据非常相似。他们开始描述该系统神秘的第三个物体的特征，根据对内星轨道和亮度的计算，发现这个看不见的物体的质量至少是我们的太阳的4.2倍-类似于银河系中其他已知的黑洞。

ESO的退休科学家、研究合著者迪特里希·巴德(Dietrich Baade)说，如果这个物体大约有四个太阳质量，它就不可能是一颗普通的恒星，因为这么大的一颗恒星将“非常容易被探测到”。它也太大了，不可能是一颗中子星，中子星是一些超新星爆炸后留下的致密恒星核心。

但是，El-Badry说，所有像HR6819这样的系统的研究，如果有多个物体非常接近，都会遇到几个潜在的误差源。HR6819的外层Be星和内层恒星距离太近，任何一台光学望远镜都无法分辨。这两颗恒星只能通过它们发射的不同光谱来识别。

在某些情况下，“剥离”外层氢的较老恒星可以模仿更年轻、质量更大的恒星的外观。如果HR的内星真的是这样的模拟，研究人员将不得不重新计算假定的黑洞的质量。

在后续工作中，由研究合著者皮特·哈德拉瓦(Petr Hadrava)领导的研究人员的目标是“解开”HR6819发出的光，并揭示这两颗恒星的精确光谱，这将确定它们的身份。El-Badry补充说，欧洲航天局的盖亚太空望远镜正在以前所未有的精度绘制银河系地图，它可能会提供关于HR6819内轨道的更多细节。由于该系统如此接近，天文学家可以使用一种名为干涉测量的技术来精确定位这两颗单独的恒星，这种技术将几个望远镜连接在一起-类似于望远镜网络如何成功地拍摄到超大质量黑洞的轮廓。

该研究的合著者、ESO博士后研究员玛丽安·海达(Marianne Heida)说：“通常情况下，当你有一个周围有恒星的黑洞时，我们实际上看不到恒星绕着黑洞转。”“这个离我们这么近，我们应该能看到这项动议……。这意味着如果一切顺利，你可以更好地控制黑洞的质量。“。

然而，在研究人员计划下一步行动时，他们向ŠTEFL致敬，这是最初发现黑洞的幕后推手。“斯坦非常谨慎，”里维纽斯笑着说。“他现在可能会看着我说这样的话：你真的确定吗？”