据美国宇航局：天文学家使用美国宇航局的哈勃太空望远镜提出了他们所说的一些迄今为止最好的证据，证明了一种罕见的“中等大小”黑洞的存在，这种黑洞可能潜伏在距离地球最近的球状星团的中心，距离地球6000光年。
就像空间结构中强烈的重力坑洞一样，几乎所有的黑洞都有两种尺寸:小的和巨大的。据估计，我们的星系散布着1亿个由爆炸恒星产生的小黑洞(数倍于我们太阳的质量)。整个宇宙充斥着超大质量黑洞，其质量是我们太阳质量的数百万或数十亿倍，位于星系中心。
一个长期寻找的缺失环节是一个中等质量黑洞，重量在100到100，000个太阳质量之间。它们是如何形成的，在哪里出没，为什么它们看起来如此稀少？
这个领域充满了黑色背景下的星星。恒星在图像中心密度更大，向边缘逐渐变小。恒星的颜色主要是白色和蓝白色，还有少量大的橙色恒星。哈勃太空望远镜拍摄的球状星团梅西耶4的图像。这个星团是几十万颗恒星的密集集合。天文学家怀疑，一个中等质量的黑洞，重量是我们太阳质量的800倍，潜伏在它的核心，看不见。鸣谢:欧空局/哈勃，美国航天局
天文学家通过各种观测技术发现了其他可能的中等质量黑洞。其中两个最佳候选者——哈勃在2020年帮助发现的3 xmm j 215022.4-055108和2009年发现的HLX-1——位于其他星系外围的致密星团中。这些可能的黑洞中的每一个都有数万个太阳的质量，并且可能曾经位于矮星系的中心。美国宇航局的钱德拉X射线天文台也帮助了许多可能的中间黑洞发现，包括2018年的一个大样本。
在离家更近的地方，已经在环绕我们银河系的致密球状星团中发现了许多疑似中等质量黑洞。例如，在2008年，哈勃天文学家宣布在半人马座欧米茄球状星团中疑似存在一个中等质量的黑洞。出于许多原因，包括需要更多的数据，这些和其他中等质量黑洞的发现仍然没有定论，也不排除其他理论。
哈勃的独特能力现在已经被用来瞄准球状星团梅西耶4(M4)的核心，以比以前更高的精度寻找黑洞。马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所的爱德华多·维特拉尔说:“没有哈勃，你无法进行这种科学研究。”他是一篇论文的第一作者，这篇论文将在《皇家天文学会月报》上发表。
维特尔的团队已经探测到一个大约800个太阳质量的中等质量黑洞。这个疑似物体看不到，但它的质量是通过研究被其引力场捕获的恒星的运动计算出来的，就像蜜蜂在蜂巢周围群集一样。测量它们的运动需要时间，而且非常精确。这就是哈勃完成了其他现代望远镜无法完成的任务。天文学家从哈勃望远镜观察了12年的M4观测数据，分辨出了精确的恒星。
他的团队估计M4的黑洞可能是我们太阳质量的800倍。哈勃的数据倾向于排除这个物体的替代理论，如中子星等未解决的恒星残余的致密中央星团，或彼此围绕旋转的较小黑洞。
“我们很有信心，我们有一个非常小的区域，有很多集中的质量。它比我们之前在其他球状星团中发现的密度最大的暗物质小三倍左右，”维特拉尔说。“当我们考虑到在星团中心分离的一系列黑洞、中子星和白矮星时，该区域比我们用数值模拟能够再现的更加紧凑。它们无法形成如此紧密的质量集中。”
紧密结合的对象的分组将是动态不稳定的。如果这个物体不是一个中等质量的黑洞，估计需要40个更小的黑洞挤在一个只有十分之一光年宽的空间里才能产生观测到的恒星运动。其后果是，他们将合并和/或在星际弹球游戏中被驱逐。
“我们测量恒星的运动和它们的位置，我们应用物理模型试图重现这些运动。维特拉尔说:“我们最终测量到星团中心有一个暗物质在延伸。“越靠近中心质量，恒星的运动就越随机。而且，中心质量越大，这些恒星的速度越快。”
因为球状星团中的中等质量黑洞一直如此难以捉摸，维特尔警告说，“虽然我们不能完全肯定它是引力的中心点，但我们可以证明它非常小。它太小了，我们只能解释它是一个黑洞。或者，可能存在一种我们根本不知道的恒星机制，至少在当前的物理学中是这样。”
哈勃太空望远镜是美国宇航局和欧洲航天局之间的国际合作项目。位于马里兰州格林贝尔特的美国宇航局戈达德太空飞行中心负责管理这台望远镜。位于马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所(STScI)负责哈勃和韦伯的科学操作。STScI由位于华盛顿特区的大学天文学研究协会为美国航天局运作。
媒体联系人:
克莱尔·安德莱奥利马里兰州格林贝尔特美国宇航局戈达德太空飞行中心claire.andreoli@nasa.gov
雷·维拉德马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所
科学联系人:
爱德华多·维特拉尔马里兰州巴尔的摩太空望远镜科学研究所巴黎天体物理研究所，法国巴黎
