天文学家做出了奇怪的发现：一个小黑洞集中在他们期望有一个大质量黑洞的地方

这是艺术家的印象，旨在可视化NGC 6397中心处的黑洞。实际上，这里的小黑洞实在太小了，无法直接观测包括哈勃望远镜在内的任何现有或计划中的望远镜的能力。据预测，这个核塌陷的球状星团可能拥有超过20个黑洞。

天文学家在球状星团NGC 6397的中心发现了他们没想到的东西：一个较小的黑洞聚集在其中而不是一个大的黑洞。

球状星团是非常密集的恒星系统，其中的恒星紧密堆积在一起。这些系统通常也很旧-本研究重点研究的球状星团NGC 6397几乎与宇宙本身一样古老。这个星团位于距离地球7,800光年的地方，使其成为距离地球最近的球状星团之一。由于其非常密集的核，因此被称为核心塌陷的簇。

起初，天文学家认为球状星团上有一个中等质量的黑洞。这些是位于星系核心的超大质量黑洞（是我们太阳质量的数百万倍）与坍塌后形成的恒星质量黑洞（是我们太阳质量的数倍）之间长期以来寻求的“缺失环节”一颗巨大的恒星。他们仅存的存在备受争议，迄今为止只有少数候选人被确定。

黑洞可以堆积的质量范围从太阳质量的不到两倍到太阳质量的十亿倍以上不等。在它们中间的是中等质量的黑洞，重约数百至数万个太阳质量。因此，黑洞会变大，变小和变大。

“我们发现了非常有力的证据，表明球状星团的密集核中有一个看不见的质量，但我们惊讶地发现，这个额外的质量不是'点状'（孤立的大质量黑洞是可以预期的），而是扩展了占星团大小的百分之几，”法国巴黎天体物理学研究所（IAP）的爱德华多·维特拉尔（Eduardo Vitral）说。

为了探测难以捉摸的隐藏质量，同样也是IAP的Vitral和Gary Mamon使用星团中的恒星速度来确定其总质量的分布，即可见恒星，暗恒星和黑色恒星中的质量孔。在某个位置质量越大，恒星绕其运动的速度就越快。

研究人员使用先前对恒星微小固有运动（它们在天空上的明显运动）的估计，从而确定了恒星在星团内的真实速度。这些对星团核心恒星的精确测量只能用哈勃望远镜进行数年的观测。哈勃望远镜的数据被添加到由欧洲航天局盖亚太空天文台提供的经过良好校准的适当运动测量值中，其精确度低于哈勃望远镜在核心位置的观测值。

“我们的分析表明，恒星的轨道在整个球状星团中几乎是随机的，而不是系统地呈圆形或非常细长，”马蒙解释说。这些中等伸长的轨道形状限制了内部质量。

正在寻找球状星团NGC 6397中心的中等质量黑洞的天文学家发现了他们所没有想到的东西：一个较小的黑洞集中而不是一个巨大的黑洞潜伏在那里。

研究人员得出结论，鉴于其质量，范围和位置，不可见的成分只能由大质量恒星（白矮星，中子星和黑洞）的残留物组成。在与附近较小质量的恒星发生引力相互作用后，这些恒星尸体逐渐沉入星团的中心。这种恒星弹球的游戏称为“动摩擦”，通过交换动量，较重的恒星被隔离在星团的核心中，而低质量的恒星则迁移到星团的外围。

“我们使用恒星演化理论得出的结论是，我们发现的大多数额外质量都是黑洞形式的，”马蒙说。最近的另外两项研究也提出，恒星残留物，尤其是恒星质量的黑洞，可能会填充球状星团的内部区域。Vitral补充说：“我们是第一个提供质量和范围的研究，该质量和程度似乎是在核心塌陷的球状星团中心的大部分黑洞的集合。”

天文学家还注意到，这一发现增加了这样的可能性，即这些紧密堆积的球状星团中黑洞的合并可能是引力波的重要来源，引力波是时空的涟漪。这种现象可以通过激光干涉仪重力波天文台实验检测到，该实验由美国国家科学基金会资助，由加利福尼亚州帕萨迪纳市的加州理工学院和麻省剑桥的麻省理工学院运营。

有关此研究的更多信息，请阅读意外发现：哈勃太空望远镜发现了小黑洞的集中。

参考：“ NGC 6397是否包含中等质量的黑洞或更弥散的内部子集群？”由Eduardo Vitral和Gary A.Mamon撰写，2021年2月11日，天文学和天体物理学。
10.1051/0004-6361/202039650

哈勃太空望远镜是美国宇航局与欧洲航天局（ESA）之间国际合作的项目。NASA位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心负责管理该望远镜。位于马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所（STScI）负责哈勃望远镜的科学运作。STScI由位于华盛顿特区的天文学研究大学协会为NASA运营。