【摘要】 一个国际天文学家团队使用了来自美国宇航局/欧空局哈勃太空望远镜的500多张图像，跨越了二十年，在半人马座欧米茄的最内层区域探测了七颗快速移动的恒星，这是天空中最大和最亮的球状星团。这些恒星为中等质量黑洞的存在提供了令人信服的新证据。 中等质...

一个国际天文学家团队使用了来自美国宇航局/欧空局哈勃太空望远镜的500多张图像，跨越了二十年，在半人马座欧米茄的最内层区域探测了七颗快速移动的恒星，这是天空中最大和最亮的球状星团。这些恒星为中等质量黑洞的存在提供了令人信服的新证据。

中等质量黑洞（IMBHs）是黑洞演化中长期寻找的“缺失环节”。迄今为止，只有少数其他IMBH候选人被发现。大多数已知的黑洞要么质量极大，如位于大型星系核心的超大质量黑洞，要么质量相对较轻，质量不到太阳的100倍。 黑洞是人类所知道的最极端的环境之一，因此它们是物理定律和我们对宇宙如何运作的理解的试验场。如果存在IMBH，它们有多普遍？超大质量黑洞是从IMBH生长出来的吗？IMBH本身是如何形成的？密集的星团是他们最喜欢的家吗？

从地球上用肉眼可以看到半人马座欧米茄，是南半球观星者最喜欢的天体之一。虽然这个星团距离我们17700光年，位于银河系平面的正上方，但从黑暗的农村地区看，它看起来几乎和满月一样大。随着我们研究它的能力的提高，半人马座欧米茄的确切分类随着时间的推移而演变。大约两千年前，它首次被列为托勒密的星表中的一颗恒星。埃德蒙·哈雷（Edmond Halley）在1677年将其报告为星云，在1830年代，英国天文学家约翰·赫歇尔（John Herschel）是第一个将其视为球状星团的人。

球状星团通常由多达100万颗古老的恒星组成，这些恒星被引力紧密地结合在一起，并且在许多星系的郊区和中心区域都有发现，包括我们自己的星系。半人马座欧米茄有几个特征，使它与其他球状星团区分开来：它的旋转速度比普通的球状星团快，而且它的形状是高度扁平的。此外，半人马座欧米茄的质量大约是其他大型球状星团的10倍，几乎与一个小星系一样大。

半人马座欧米茄由大约1000万颗受引力束缚的恒星组成。一个国际团队现在已经创建了一个庞大的这些恒星运动目录，通过研究500多张哈勃星团图像来测量140万颗恒星的速度。这些观测结果大多是为了校准哈勃望远镜的仪器，而不是用于科学用途，但它们被证明是该团队研究工作的理想数据库。广泛的星表是迄今为止所有星团最大的运动星表，将公开提供（更多信息可在此处获得）。

“我们发现了七颗不应该存在的恒星，”德国马克斯普朗克天文学研究所的马克西米利安·哈伯勒（Maximilian Häberle）解释说，他领导了这项调查。“他们移动得如此之快，以至于他们应该逃离集群，再也不会回来。最可能的解释是，一个非常大的物体在引力作用下拉扯着这些恒星，使它们靠近中心。唯一可以如此大的物体是黑洞，其质量至少是太阳的8200倍。

一些研究表明，半人马座欧米茄中存在IMBH[1]。然而，其他研究表明，质量可能是由恒星质量黑洞的中心星团贡献的，并且表明缺乏超过必要逃逸速度的快速移动恒星使得IMBH的可能性较小。

“这一发现是迄今为止半人马座欧米茄中IMBH的最直接证据，”团队负责人Nadine Neumayer补充道，他也是马克斯普朗克天文学研究所的，他与美国犹他大学的Anil Seth一起发起了这项研究。 “这很令人兴奋，因为只有极少数已知的具有类似质量的其他黑洞。半人马座欧米茄的黑洞可能是我们宇宙邻居中IMBH的最好例子。

如果得到证实，候选黑洞的距离为17700光年，比银河系中心26000光年外的430万太阳质量黑洞更接近地球。除了银河系中心之外，它也将是唯一一个已知的与大质量黑洞紧密结合的恒星。

科学团队现在希望描述黑洞的特征。虽然它被认为可以测量至少8200个太阳质量，但它的确切质量和精确位置尚不完全清楚。该团队还打算研究快速移动恒星的轨道，这需要对各自的视线速度进行额外测量。该团队已经获得了NASA / ESA / CSA詹姆斯·韦伯太空望远镜的时间来做到这一点，并且还有其他未决的提案来使用其他天文台。

半人马座欧米茄也是欧空局盖亚任务发布的新数据的最新特征，该任务包含超过50万颗恒星。“即使在30年后，哈勃太空望远镜及其成像仪器仍然是在拥挤的恒星领域进行高精度天体测量的最佳工具之一，哈勃可以在这些区域提供欧空局盖亚任务观测的额外灵敏度，”意大利国家天体物理研究所（INAF）的团队成员Mattia Libralato分享道，在这项研究期间，欧洲航天局的AURA成员。“我们的研究结果展示了哈勃望远镜的高分辨率和灵敏度，这为我们提供了令人兴奋的新科学见解，并将为球状星团中的IMBHs主题提供新的推动力。

研究结果已于今天在线发表在《自然》杂志上。

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