毕竟，黑洞的引力如此之大，以至于光无法逃逸，因此天文学家通常通过黑洞对其他物体的引力影响或它们吞噬的周围物质产生的辐射来探测它们。如果没有附近的物体或吸积物质，整个银河系可能存在数十亿个黑洞，但天文学家基本上看不到它们。
如果像天文学家所认为的那样，大恒星的死亡留下了黑洞，那么银河系中应该散布着数十亿颗黑洞。问题是，孤立的黑洞是看不见的。
现在，由加州大学伯克利分校天文学家领导的团队首次通过观察一颗遥远的恒星，由于其光线被物体的强引力场扭曲而变亮，从而发现了可能是自由漂浮的黑洞——即所谓的引力微透镜。
由研究生Casey Lam 和加州大学伯克利分校天文学副教授Jessica Lu 领导的团队估计，这个看不见的致密天体的质量为太阳的1.6 至4.4 倍。由于天文学家认为死亡恒星的残余物必须重于2.2 个太阳质量才能塌缩成黑洞，因此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。中子星也是密度大、高度致密的天体，但它们的重力由内部的中子压力平衡，防止进一步塌缩成黑洞。
无论是黑洞还是中子星，该物体都是第一个发现的黑暗恒星遗迹——恒星“幽灵”——在银河系中徘徊，没有与另一颗恒星配对。
“这是利用引力微透镜发现的第一个自由漂浮的黑洞或中子星，”卢说。 “通过微透镜，我们能够探测到这些孤独、紧凑的物体。我认为我们为这些黑暗物体打开了一扇新的窗户，否则这些物体是看不见的。”
确定银河系中有多少这样的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——以及我们自己的银河系，或许还能揭示是否有任何看不见的黑洞是原始的。一些宇宙学家认为黑洞是在大爆炸期间大量产生的。
Lam、Lu 及其国际团队的分析已被接受出版，编号为《天体物理学杂志通讯》。分析包括另外四个微透镜事件，该团队认为这些事件不是由黑洞引起的，尽管其中两个可能是由白矮星或中子星引起的。研究小组还得出结论，银河系中黑洞的数量可能为2 亿个——与大多数理论学家的预测大致相同。
相同的数据，不同的结论
值得注意的是，来自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，并声称该致密天体的质量接近7.1 个太阳质量，毫无疑问是一个黑洞。由Kailash Sahu 领导的STSCI 团队描述这一分析的论文已被接受发表，编号为《天体物理学杂志》。
两个小组都使用相同的数据：当遥远的恒星被超紧凑天体扭曲或“透镜化”时，其亮度的光度测量，以及由于透镜物体的引力扭曲而导致的遥远恒星在天空中的位置。测量。光度数据来自两项微透镜调查：光学引力透镜实验（OGLE），使用智利华沙大学的1.3 米望远镜，以及天体物理学微透镜观测（MOA）实验，安装在大阪大学新西兰的1.8 米望远镜。天体测量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开展其科学操作。
由于在两次弱光调查中捕获了同一物体，因此它有两个名称：MOA-2011-BLG-191和OGLE-2011-BLG-0462，简称OB110462。
虽然像这样的调查每年都会在银河系中发现大约2,000 颗微透镜恒星，但天体测量数据的添加使两个团队能够确定致密天体的质量及其与地球的距离。由加州大学伯克利分校领导的研究小组估计，它距离银河系中心方向2,280 至6,260 光年，靠近围绕银河系中心巨大黑洞的大核球。银河系。
STScI 团队估计它距离我们大约5,153 光年。
“大海捞针”
2020年，在STSCI团队初步得出哈勃观测到的五个微透镜事件——所有这些事件都持续了100多天，因此很可能是黑洞——可能不是由致密天体引起的之后，Lu和Lam首次一时间，人们对这个天体产生了兴趣。
Lu自2008年以来一直在寻找自由漂浮的黑洞，她相信这些数据将帮助她更好地估计银河系中黑洞的丰度，大约在1000万到10亿之间。到目前为止，恒星大小的黑洞只是作为双星系统的一部分被发现。双星中的黑洞可以通过X 射线看到，X 射线是恒星物质落到黑洞上时产生的，或者可以通过最近的引力波探测器看到，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。
“凯西和我看到了这些数据，我们非常感兴趣。我们说，‘哇，没有黑洞。这太令人惊讶了，’尽管应该有，”卢说。 “所以，我们开始研究数据。如果数据中确实没有黑洞，那么这就不符合我们关于银河系中应该有多少黑洞的模型。我们必须改变对黑洞的理解。黑洞——要么是它们的数量，要么是它们移动的速度，要么是它们的质量。”
当Lam 分析五个微透镜事件的光度测量和天体测量时，她惊讶地发现其中一个OB110462 具有致密天体的特征。透镜状物体看起来很暗，因此不是恒星；恒星的变亮持续时间较长，接近300天；背景星星位置的扭曲也是持续存在的。
林说，镜头事件的长度是主要线索。 2020 年，她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，可探测到的微透镜事件中只有1% 可能来自黑洞，因此寻找所有这些事件就像“大海捞针”一样。然而，Lam 计算出，大约40% 持续时间超过120 天的弱光事件很可能是黑洞。
拉姆说：“增亮事件持续多长时间暗示着前景透镜有多大的质量，它会弯曲来自背景恒星的光线。” “长事件更有可能是由黑洞造成的。然而，这并不能保证，因为增亮事件的规模很大。”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移动的速度。然而，通过同时获得背景恒星表面位置的测量，我们可以确认前景透镜是否确实是黑洞。 ”
据卢介绍，OB110462对背景恒星光的引力影响非常长。这颗恒星花了大约一年的时间才在2011 年达到顶峰，然后又花了大约一年的时间才变暗回到正常状态。
更多数据将区分黑洞和中子星
为了确认OB110462 是由超紧凑天体引起的，Lu 和Lam 要求哈勃望远镜提供更多天体测量数据，其中一些数据于去年10 月到达。这些新数据表明，由于透镜引力场导致的恒星位置变化在事件发生10 年后仍然可以观测到。哈勃望远镜对该微透镜的进一步观测暂定于2022 年秋季进行。
新数据分析证实OB110462 可能是黑洞或中子星。
Lu和Lam怀疑，两组的不同结论是由于天体测量和光度数据以不同的方式测量前景和背景物体的相对运动。两组的天体测量分析也不同。加州大学伯克利分校领导的团队认为，目前无法判断该物体是黑洞还是中子星，但他们希望将来通过更多的哈勃数据和改进的分析来解决这一差异。
“尽管我们很想说它是一个明确的黑洞，但我们必须报告所有允许的解决方案。这包括较低质量的黑洞，甚至可能是中子星，”卢说。
“如果你不能相信光的曲线、亮度，那么这就说明了一些重要的事情。如果你不能相信位置与时间的关系，那就说明了一些重要的事情，”林说。 “因此，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，我们在两组数据中测量到了正确的东西，但我们的模型是错误的。光度学和天文学测量数据来自相同的物理结果过程，这意味着亮度和位置必须彼此一致，所以，那里缺少了一些东西。”
两个团队还估计了超紧凑透镜物体的速度。 Lu/Lam团队发现了一个相对安静的速度，低于每秒30公里。 STScI 团队发现了每秒45 公里的异常大速度，他们将其解释为所谓的黑洞从产生它的超新星中获得了额外的推动。卢解释说，她的团队对低速的估计有可能支持一种新理论，即黑洞不是超新星的结果——这是当今的主流假设——而是由失败的超新星产生的。
