哈勃望远镜发现欧米茄半人马座首个恒星级黑洞

近二十年来，天文学家知道欧米茄半人马座——银河系最大最亮的球状星团——应该充满了恒星级黑洞。然而，每一次搜索都以失败告终。现在，通过梳理哈勃太空望远镜超过20年的存档数据，并结合詹姆斯·韦伯太空望远镜的新观测，一个团队终于找到了第一个：一个被命名为oMEGACat BH-2的休眠黑洞。

这项成果发表于2026年6月的arXiv预印本，不仅证实了星团中长期以来预测的黑洞族群存在，也引发了关于这类天体如何在密集恒星环境中形成并存留的新问题。

oMEGACat BH-2的关键特征

oMEGACat BH-2是一个休眠（非活跃）的恒星级黑洞，位于一个宽轨、高偏心率的双星系统中。发现论文报告其主要特征如下：

参数	数值
编号	oMEGACat BH-2
质量	4.46 +1.22 / -1.01 倍太阳质量
轨道周期	94 +63 / -42 年
半长轴	31 +15 / -12 天文单位
轨道偏心率	0.72 +0.08 / -0.13
距离	约17,000-18,000光年（即星团的距离）
伴星	一颗主序转折点恒星（刚耗尽核心氢的恒星）

该质量被精确约束，因为观测时双星正处于近星点——椭圆轨道上最接近的点——尽管只覆盖了部分轨道周期。

发现方法：23年艰苦卓绝的天体测量

此前在欧米茄半人马座中搜寻黑洞的努力依赖于径向速度测量或X射线及射电辐射，均未成功。突破来自于另一种技术：天体测量学，即精确测量恒星在天空中随时间推移的位置和微小运动。

研究团队使用了oMEGACat项目跨度超过20年的哈勃存档数据，并辅以新的韦伯观测来优化测量结果。这23年的基线至关重要，因为轨道周期长达约一个世纪；长时间跨度使得团队能够在近星点附近捕获该系统，此时轨道信号最强。

通过追踪可见恒星的轨道摆动，他们揭示了一个不可见的大质量伴星——一个黑洞的存在。这使得oMEGACat BH-2成为首个通过天体测量法在任何球状星团中发现的黑洞。

这一发现为何重要

欧米茄半人马座包含约1000万颗恒星。动力学模型预测它应拥有约10,000个恒星级黑洞——那些已作为超新星爆发的大质量恒星的残骸。然而，几十年来，利用径向速度、射电和X射线观测进行的搜索一无所获，造成了理论与观测之间令人费解的矛盾。

oMEGACat BH-2终于打破了这一僵局。它是欧米茄半人马座中首个被确认的恒星级黑洞，为这类黑洞族群的存在提供了第一个直接证据。

然而，其质量——仅有约4.5倍太阳质量——却出人意料。针对像欧米茄半人马座这样的低金属丰度星团的恒星演化模型预测，典型黑洞质量为20-40倍太阳质量。这一巨大差异为黑洞在致密星团中的形成和存留机制提出了新的问题。

这对中等质量黑洞之争意味着什么

多年来，天文学家们一直在争论欧米茄半人马座的核心深处究竟隐藏着什么。它是否是一个单一的中等质量黑洞——那个天体物理学中长期以来缺失的环节？或者其核心的质量可以由密集的恒星级黑洞群来解释？

2024年，哈勃太空望远镜基于七颗快速移动恒星的运动，发现了令人信服的证据，表明在星团核心存在一个质量至少为8,200倍太阳质量的黑洞（并可能在2025年得到进一步确认）。

oMEGACat BH-2的发现非但不会削弱这一案例，反而有助于描绘出更加完整的图景：欧米茄半人马座似乎同时包含了一个中等质量黑洞和遍布星团的数千个恒星级黑洞，两者形成一个复杂的层级系统。

未来展望

oMEGACat BH-2很可能是冰山一角。随着天体测量及其他技术的不断改进，研究团队预计将在欧米茄半人马座中发现更多此类恒星级黑洞。最终的系统将有助于解答关于黑洞形成、超新星机制以及球状星团本身长期演化的基本问题。