23年追蹤終現蹤！哈伯+韋伯聯手在歐米茄半人馬座找到首顆恆星質量黑洞

將近二十年來，天文學家一直認為歐米茄半人馬座（Omega Centauri）——銀河系最大、最亮的球狀星團——理應充滿了恆星質量黑洞。然而，每一次搜尋都以失敗告終。現在，一個研究團隊透過篩檢哈伯太空望遠鏡（Hubble Space Telescope）超過20年的檔案資料，並結合詹姆斯·韋伯太空望遠鏡（James Webb Space Telescope）的最新觀測，終於發現了第一個：一個被命名為 oMEGACat BH-2 的休眠黑洞 。

這項發現於2026年6月發表在預印本網站 arXiv 上，不僅證實了該星團中長期預測的黑洞族群存在，也對這類天體如何在密集的恆星環境中形成與存活，提出了新的疑問 。

oMEGACat BH-2 的主要特徵

oMEGACat BH-2 是一個休眠（不活躍）的恆星質量黑洞，處於一個寬闊且極度橢圓的雙星系統中。根據發現論文報告，其主要性質如下 ：

參數	數值
名稱	oMEGACat BH-2
質量	4.46 +1.22 / -1.01 太陽質量
軌道週期	94 +63 / -42 年
半長軸	31 +15 / -12 天文單位
軌道離心率	0.72 +0.08 / -0.13
距離	約 17,000–18,000 光年（即該星團的距離）
伴星類型	一顆主序帶轉折點恆星（剛耗盡核心氫的恆星）

之所以能精確測量其質量，是因為該雙星系統在被觀測時，恰巧位於其橢圓軌道的最接近點（近星點）附近，即使目前僅觀測到部分軌道運轉 。

如何被發現：歷時23年艱辛的天體測量學

過去在歐米茄半人馬座搜尋黑洞的努力，多依賴徑向速度測量或X射線與無線電波觀測，但均無所獲。這次的突破來自於一種不同的技術：天體測量學，也就是精確測量恆星在天空中隨著時間變化的位置與微小運動 。

研究團隊使用 oMEGACat 計畫中哈伯望遠鏡跨度超過20年的檔案資料，並輔以韋伯望遠鏡的新觀測來修正測量結果。這個長達23年的時間基線至關重要，因為該黑洞的軌道週期長達約一個世紀；長期的資料跨度讓團隊得以捕捉到系統運行至近星點附近，此時軌道訊號最為強烈 。

透過追蹤可見恆星的軌道擺動，團隊揭示了存在一個看不見的、質量巨大的天體——也就是一個黑洞。這使得 oMEGACat BH-2 成為第一個透過天體測量學在任何球狀星團中發現的黑洞 。

這項發現為何重要

歐米茄半人馬座包含約一千萬顆恆星。動力學模型預測，其中應存在約 10,000 個恆星質量黑洞——這些是大質量恆星經歷超新星爆炸後留下的遺骸。然而數十年來，使用徑向速度、無線電波和X射線觀測進行的搜尋均一無所獲，在理論與觀測之間形成了令人困惑的矛盾 。

oMEGACat BH-2 終於打破了這個僵局。它是歐米茄半人馬座中首個被確認的恆星質量黑洞，為此類族群的存在提供了第一個直接證據 。

然而，其質量——僅約 4.5 倍太陽質量——卻令人驚訝。針對歐米茄半人馬座這種低金屬豐度星團的恆星演化模型，預測其典型的黑洞質量應在 20 至 40 倍太陽質量之間。此巨大的差異對黑洞在密集星團中的形成與留存機制提出了新的問題 。

這對中等質量黑洞的爭論有何影響

多年來，天文學家一直在爭論歐米茄半人馬座的核心究竟潛藏著什麼。它是一個單一的中等質量黑洞（IMBH）——天文學家長期以來夢寐以求的「缺失環節」——抑或是由一群恆星質量黑洞及其他的緻密天體所構成？

2024年，哈伯望遠鏡提供了強而有力的證據，證明核心處存在一顆質量至少為 8,200 倍太陽質量 （可能高達 40,000 倍太陽質量）的中等質量黑洞，這是根據中心七顆高速移動的恆星所推斷出的結果 。

這項關於 oMEGACat BH-2 的新發現，不僅與中等質量黑洞的說法不衝突，反而是相輔相成。動力學模型同時預測了核心的中等質量黑洞以及散布在星團各處的數千個恆星質量黑洞。

事實上，這項發現有助於解決先前的矛盾：它證明了大量的恆星質量黑洞族群確實存在，但同時，核心區域那些高速運行的恆星，仍然需要一顆單一的大質量天體（即中等質量黑洞）來解釋其運動，而無法僅由一群較輕的黑洞構成 。

簡而言之，oMEGACat BH-2 是長期以來預測的歐米茄半人馬座中「失蹤」的恆星質量黑洞族群的第一個直接證據，它與獨立發現的核心中等質量黑洞共同存在，為我們描繪出一個更完整、更複雜的星團核心圖像。