银河系新破纪录的恒星黑洞质量相当于 33 个太阳

与星系中心的超大质量黑洞相比，它很小，但按照其他标准，它大得令人不安。

J19391872+1455542的运动需要一个位于其轨道中心的物体，该物体是银河系除其中心黑洞之外已知最大的黑洞。

图片来源：ESO/L。卡尔卡达

新发现的黑洞质量是太阳的33倍。这轻松超过了我们银河系中恒星黑洞的先前记录（约为 20 个太阳质量），并有助于证实有关这种质量的物体如何形成的理论。

最大的恒星以超新星的形式结束生命，其灾难性爆炸产生黑洞。这些黑洞的质量比它们所来自的恒星要小得多，因为在它们的一生和超新星事件中，有很多东西被抛掉。 

毫无疑问，许多这样的黑洞潜伏在我们的星系中，我们几乎没有机会发现它们。幸运的是，大部分爆炸的恒星在存在时都是双星系统的一部分，有时甚至是更大的星团。一些伴星被超新星的力量甩掉，独自在银河系中徘徊，但那些质量更大或更远的伴星则幸存下来并围绕黑洞运行，提醒我们它的存在。

当观察到恒星定期摆动时，这意味着其他物体的引力正在影响它们。有时，这可能是一颗我们看不到的较暗的恒星，甚至是一颗行星，但就一项新发现而言，这是不可能的。导致恒星 2MASS J19391872+1455542 绕 11.6 年一圈的物体的质量是最大行星的数千倍。如果它是一颗恒星，那么它会非常明亮，我们可能可以用肉眼看到它。

这么大的看不见的质量一定是黑洞——比天鹅座 X-1 大 50% 左右，天鹅座 X-1 是我们银河系之前已知的最大的此类爆炸遗迹。

这一发现是通过梳理盖亚望远镜的数据得出的，该望远镜以惊人的精度跟踪恒星的运动。这是此类搜索第三次获得此类发现，因此该物体被称为盖亚 BH3。除了巨大的质量之外，盖亚 BH3 距离天鹰座 2,000 光年——虽然不是在街上，但如果银河系是一座大城市，那么这将是下一个郊区。 

巴黎天文台的帕斯夸莱·帕努佐在一份声明中表示：“没有人预料到会发现附近潜伏着一个迄今为止尚未被发现的大质量黑洞。” “这是你在研究生涯中一次的发现。”

盖亚观测本身可能还有其他原因，但一个大型国际团队使用欧洲南方天文台的甚大望远镜（VLT）来确认测量结果并揭示更多信息。

我们可能会期望，如果这样的物体在我们自己的星系中可以被忽视，那么我们就对它们在其他地方的存在一无所知。令人惊讶的是，这是错误的。引力波提醒我们数十亿光年之外存在更大的恒星黑洞。然而，由于这只在两个相互轨道已经衰减的物体发生碰撞时才起作用，所以这种情况很少发生，而且我们只知道少数情况，而且都是在很远的距离。

天文学家对如此大的黑洞的工作假设超出了预期，即它们来自金属非常贫乏的恒星：黑洞几乎完全由大爆炸中产生的氢和氦形成。这些恒星有可能比现代宇宙中的恒星质量大得多。人们还认为，它们通过恒星风损失的质量较少，从而将质量保留到黑洞的形成。

这是一个有道理的想法，但我们无法使用引力波检测到的黑洞来证明这一想法。 Gaia BH3 改变了这种情况。双星系统中的恒星通常具有相似的成分，除了极少数情况下它们不是一起形成的，或者更常见的是一颗恒星吞噬了一颗足够大的行星以显着提高其金属含量。

Elisabetta Caffau 博士和合著者使用 VLT 的紫外和可见阶梯光栅光谱仪证实，J19391872+1455542 确实非常缺乏金属，这使得它成为盖亚 BH3 的恒星很可能也是如此。 J19391872+1455542是一颗非常古老的恒星，正如我们所期望的那样，它的金属含量如此之低，尽管其质量是太阳的四分之三，但它已经开始变成红巨星的过程。 

对盖亚 BH3 的全面分析至少要到 2025 年末才能完成，但负责这一发现的团队希望给其他天文学家一个亲自观察的机会，最大限度地增加了解更多信息的机会。

这一发现发表在《天文学和天体物理学》杂志上，可供开放获取。