中等质量黑洞可能潜伏在Messier4中

Messier4是一个球状星团，位于天蝎座，距离我们大约 7,200 光年，里面充满了古老的恒星。

宇宙中很少有恒星系统像球状星团一样活跃和动态复杂。

事实上，恒星演化和动力学相互作用之间的相互作用使得球状星团可以作为大量有趣的天体物理现象的实验室，例如黑洞合并的形成、引力波、Ia 型超新星、快速射电暴等。

最后，这些密集环境的潜在结果之一是中等质量黑洞，其质量在 100 到 100,000 个太阳质量之间，被认为是黑洞演化的缺失环节，几乎没有观察到的案例。

NASA/ESA 哈勃太空望远镜的独特功能现在已被用于将最近的球状星团 Messier 4 的核心归零，以比以前的搜索更精确地搜寻黑洞。

“如果没有哈勃望远镜，你就无法开展此类科学研究，”太空望远镜科学研究所的天文学家 Eduardo Vitral 博士说。

Messier 4 中可疑的中等质量黑洞是看不见的，但它的质量是通过研究恒星在其引力场中的运动来计算的，就像蜜蜂在蜂巢周围成群结队一样。

测量它们的运动需要时间，而且需要很高的精度。哈勃望远镜在这里完成了当今其他望远镜无法做到的事情。

Vitral 博士及其同事研究了哈勃望远镜 12 年来对 Messier 4 的观测，并解析了精确定位的恒星。

他们估计星团中的黑洞候选者可能是我们太阳质量的 800 倍。

哈勃的数据倾向于排除该物体的替代理论，例如中子星等未解决的恒星残余物的紧凑中央星团，或相互旋转的较小黑洞。

“我们很有信心，我们有一个非常小的区域，里面有很多集中的物质，”维特拉尔博士说。

“它比我们之前在其他球状星团中发现的最致密暗物质小大约三倍。”

“当我们考虑到在星团中心分离的黑洞、中子星和白矮星的集合时，该区域比我们可以通过数值模拟再现的区域更紧凑。它们无法形成如此紧凑的质量集中。”

一组紧密结合的对象将是动态不稳定的。如果该物体不是单个中等质量黑洞，估计需要 40 个较小的黑洞挤在一个只有十分之一光年宽的空间中才能产生观测到的恒星运动。

结果是它们会在星际弹球游戏中合并和/或被弹出。

“我们测量恒星的运动及其位置，并应用试图重现这些运动的物理模型，”维特拉尔博士说。

“我们最终测量了星团中心的暗质量扩展。”

“离中心质量越近，恒星的移动就越随机。而且，中心质量越大，这些恒星的速度就越快。”

本周发表在皇家天文学会月刊上的一篇论文描述了这一发现。