天文学家可能发现了“暗”热

如果大恒星的死亡会像天文学家认为的那样留下黑洞，那么应该有数亿个黑洞散布在整个银河系中。 问题是孤立的黑洞是不可见的。

现在，由加州大学伯克利分校领导的一个团队，天文学家通过观察遥远恒星的亮度，首次发现了可能是一个自由漂浮的黑洞，因为它的光被物体的强引力场扭曲 – 因此- 称为微重力。

该团队由研究生 Casey Lam 领导， 杰西卡·洛加州大学伯克利分校天文学副教授估计，这个看不见的致密物体的质量是太阳质量的 1.6 到 4.4 倍。 因为天文学家认为死星的残余物必须重于 2.2 个太阳质量才能坍缩成黑洞，加州大学伯克利分校的研究人员警告说，该物体可能是中子星而不是黑洞。 中子星也是非常致密和致密的物体，但它们的重力由内部的中子压力平衡，这可以防止进一步坍缩成黑洞。

无论是黑洞还是中子星，该物体都是第一个暗星残骸——一个恒星“幽灵”——被发现在银河系中游荡，与另一颗恒星无关。

“这是第一个被微引力透镜探测到的漂浮黑洞或中子星，”卢说。 “通过使用更精细的镜头，我们可以检查和称量这些孤立的、压缩的物体。我认为我们为这些黑暗的物体打开了一个新窗口，这是其他任何方式都无法看到的。”

确定银河系中有多少这些致密天体将有助于天文学家了解恒星的演化——尤其是它们是如何死亡的——以及我们银河系的演化，可能会揭示这些看不见的黑洞是否是原始黑洞。认为一些宇宙学家认为大爆炸期间产生了大量的。

Lam, Lu 和他们的国际团队的分析已被接受发表在 天体物理学杂志快报。 该分析包括其他四个微透镜事件，该团队得出的结论不是由黑洞引起的，尽管有两个可能是由白矮星或中子星引起的。 该团队还得出结论，银河系中可能有 2 亿个黑洞——这与大多数理论家的预期相符。

相同的数据，不同的结论

值得注意的是，巴尔的摩太空望远镜科学研究所 (STScI) 的一个竞争团队分析了相同的微透镜事件，并声称该致密物体的质量更接近 7.1 个太阳质量和一个无可争议的黑洞。 描述由 STScI 团队领导的分析的论文 凯拉什萨胡已被接受发表在 天体物理学杂志.

两个团队都使用了相同的数据：对遥远恒星的亮度进行光度测量，因为它的光被高度压缩的物体扭曲或“反射”，以及对遥远恒星由于重力而在天空中位置变化的天文测量。 镜头物体的畸变。 光学数据来自两个微透镜调查：光学引力透镜实验 (OGLE)，它使用华沙大学在智利运营的 1.3 米望远镜，以及安装在 1.8新西兰的米望远镜由华沙大学、大阪大学运营。 天文数据来自美国宇航局的哈勃太空望远镜。 STScI 管理望远镜的科学计划并进行科学操作。

因为这两款精密镜头侦察机都捕捉到了同一个物体，所以有两个名字：MOA-2011-BLG-191和OGLE-2011-BLG-0462，简称OB110462。

虽然像这样的调查每年通过微透镜在银河系中发现大约 2,000 颗明亮的恒星，但正是天文数据的添加使两个团队能够确定致密物体的质量和与地球的距离。 由加州大学伯克利分校领导的研究小组估计，它位于 2,280 到 6260 光年（700-1920 秒差距）之间，靠近银河系中心，靠近围绕银河系中央超大质量黑色的大凸起洞。

据估计，STScI 星团距离我们大约 5,153 光年（1,580 秒差距）。

我在大海捞针

在 STScI 团队最初得出结论后，Lou 和 Lam 于 2020 年首次对尸体产生了兴趣 五次微透镜事件 哈勃观测到的那些——所有这些都持续了 100 多天，因此可能是黑洞——可能根本不是由致密物体引起的。

自 2008 年以来一直在寻找自由移动黑洞的卢认为，这些数据将帮助她更好地估计它们在银河系中的丰度，大约在 1000 万到 10 亿之间。 到目前为止，仅在双星系统中发现了恒星大小的黑洞。 在双星中可以看到黑洞，或者在 X 射线中看到，当来自恒星的物质落入黑洞时产生，或者在现代引力波探测器中看到，这些探测器对两个或多个黑洞的合并很敏感。 但这些事件很少见。

“凯西和我看了数据，非常感兴趣。我们说，‘哇，没有黑洞，’”卢说。 这太神奇了，“即使它应该在那里。” “所以，我们开始查看数据。如果数据中真的没有黑洞，这将与我们的银河系中应该有多少黑洞的模型不符。对黑色的理解必须有所改变洞——它们的数量、速度或质量。”

当拉姆分析五分钟镜头事件的光度和天体测量时，令我惊讶的是，OB110462 具有紧凑机身的特点：镜头体看起来很暗，因此不是星星； 恒星的亮度持续了很长时间，将近 300 天； 背景星位置的扭曲也是长期的。

拉姆说镜头事件的长度是主要提示。 2020 年的研究表明，寻找黑洞微透镜的最佳方法是寻找非常长的事件。 她说，可以检测到的微小透镜事件中只有 1% 可能来自黑洞，因此​​查看所有事件就像大海捞针一样。 但是，根据 Lamm 的说法，大约 40% 的持续时间超过 120 天的微透镜事件很可能是黑洞。

“明亮事件持续多长时间暗示了前景透镜弯曲背景恒星光的质量，”拉姆说。 “更长的事件很可能是由黑洞引起的。这并不能保证，因为亮环的持续时间不仅取决于前景透镜的质量，还取决于前景透镜和背景恒星相对于“不过，通过也获得对背景恒星表观位置的测量，我们可以确认前景透镜是否真的是一个黑洞。”

据陆说，OB110462对背景恒星光的引力效应出奇的长。 这颗恒星花了大约一年的时间在 2011 年达到顶峰，然后大约一年时间才恢复正常。

更多数据将区分黑洞和中子星

为了确认 OB110462 是由一个极其紧凑的天体产生的，Low 和 Lam 要求哈勃提供更多的天文数据，其中一些数据于去年 10 月到达。 这一新数据表明，在事件发生 10 年后，仍然可以观察到由透镜引力场引起的恒星位置变化。 哈勃对微透镜的更多观测暂定于 2022 年秋季进行。

对新数据的分析证实，OB110462 很可能是一颗黑洞或中子星。

Low 和 Lam 怀疑，两个团队的不同结论是由于天文和光度学数据对前后物体的相对运动给出了不同的测量值。 两支球队的占星分析也不同。 加州大学伯克利分校的团队认为，目前尚无法区分该物体是黑洞还是中子星，但他们希望未来通过更多哈勃数据和改进分析来解决这一差异。

卢说：“尽管我们肯定会说它是一个黑洞，但我们应该报告所有允许的解决方案。”“这包括质量较低的黑洞，甚至可能是中子星。”

“如果你不能相信光线的曲线和亮度，那意味着一些重要的事情。如果你不能相信情况与时间的关系，那会告诉你一些重要的事情，”拉姆说。 “所以，如果其中一个是错误的，我们必须了解原因。或者另一种可能性是我们在两个数据集中测量的结果是正确的，但我们的模型是不正确的。光度和天体测量数据来自同一个物理过程， “这意味着亮度和位置必须一致。彼此一致。所以，那里缺少一些东西。”

两组还估计了超细透镜体的速度。 Lu/Lam 团队发现了一个相对适中的速度，不到每秒 30 公里。 STScI 团队发现了一个异常高的速度，45 公里/秒，他们将其解释为所谓的黑洞从它产生的超新星中获得的额外踢的结果。

Low 将她的团队的低速度估计解释为可能支持一种新理论，即黑洞不是超新星的结果——当今流行的假设——而是来自失败的超新星，它们不会在宇宙中引起明亮的飞溅，也不会给出结果黑洞一脚。

Lu 和 Lam 的工作得到了美国国家科学基金会 (1909641) 和美国国家航空航天局 (NNG16PJ26C, NASA FINNESS 80NSSC21K2043) 的支持。