黑洞是自然界最令人敬畏和神秘的力量之一。同時，它們也是我們理解天體物理學的基礎。黑洞不僅是超大質量恆星在生命末期變成超新星的結果，它們也是我們理解廣義相對論的關鍵，一直以來黑洞在宇宙演化中扮演了重要角色。2019年4月10日，史上第一張黑洞照片誕生，人類從未想過能夠有如此接近黑洞真相的一天！

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正因為如此，天文學家多年來一直在努力探索一些關於銀河系黑洞的詳細信息。然而，新的研究表明，科學家可能忽略了一類黑洞。這來自於最近的一項發現，一組天文學家觀察到一個黑洞，它的質量剛好超過三個太陽質量，使它成為迄今為止發現的最小的黑洞！

尋找影響宇宙空間和時間的引力之主

據瞭解，負責這項研究的團隊由俄亥俄州立大學的天文學家領導，成員包括哈佛-史密森天體物理中心、卡耐基科學研究所的天文臺、黑暗宇宙學中心，以及多個天文臺和大學。

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這一發現尤其值得科學家關注，因為它發現了一個天體物理學家都無法探索過的物體。因此，科學家們現在不得不重新思考他們所知道的銀河系中黑洞的數量。俄亥俄州立大學(Ohio State University)天文學教授託德·湯普森(Todd Thompson)解釋說:“我們的研究表明，在尋找黑洞的過程中，還有另外一個種群有待我們去探索。人們一直在試圖理解超新星爆炸，甚至超大質量的黑色恆星是如何爆炸的，以及這些元素是如何在超大質量恆星中形成的。因此，如果我們能發現一個新的黑洞種群，它將告訴我們更多關於哪些恆星會爆炸，哪些不會，哪些會形成黑洞，哪些會形成中子星。這次的發現完全開闢了一個新的研究領域。”

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事實上，天文學家一直在尋找黑洞和中子星，它們不僅是恆星死亡的結果，甚至能提供關於恆星生命週期和元素如何形成的信息，更重要的是它們強大的引力對空間和時間都產生了影響。為了尋找到它們的蹤跡，天文學家首先需要確定黑洞在我們星系中的位置，這就要求他們必須要有精確的方法定位這些黑洞座標。

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找到它們的一種方法是尋找雙星系統，由於兩顆雙星存在相互的引力，因此兩顆恆星會被鎖定在軌道上。當其中一顆恆星死亡坍縮時，它所產生的強大引力將開始從另一顆恆星吸收物質。科學家已經從熱和x射線證明了這一點，另一顆恆星的物質將被吸積到它的死亡同伴。

質量最低的黑洞已經被發現，只有太陽質量的3.3倍

到目前為止，天文學家發現的銀河系中所有黑洞的質量都在5到15個太陽質量之間。相比之下，中子星的質量一般不超過2.1倍太陽質量，因為任何超過2.5倍太陽質量的星體都會坍縮形成黑洞。早前當LIGO和Virgo聯合探測到由黑洞合併引起的引力波時，它們的質量分別是31倍和25倍太陽質量。在這項研究公佈之前，大部分科學家甚至以為宇宙大多數黑洞的質量將超過引力波所觀測到黑洞質量，也就是說他們可能很那在觀測到低於25倍太陽質量的黑洞，但是湯普森卻不這樣認為，這一發現恰恰激發了湯普森和他的同事們去坍縮一種新的可能性:存在於最大的中子星和最小的黑洞之間的未知物體。為了研究這個問題，他們開始結合阿帕奇點觀測站星系演化實驗(APOGEE)的數據進行研究，這是一項收集了銀河系大約10萬顆恆星光譜的天文大數據。

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湯普森和他的同事們研究了這些光譜，從中尋找多普勒變化的跡象，這些跡象表明一顆恆星可能正在繞著另一個物體旋轉。具體來說，如果一顆恆星顯示出多普勒頻移的跡象，那麼它的光譜會在更藍和更紅的波長之間交替變化，這種現象現象表明它可能在繞著一個看不見的伴星運行。

這種方法是確定一顆恆星是否有行星軌道系統的最有效和最普遍的方法之一。當行星圍繞恆星運行時，它們對恆星施加引力，使其前後移動。湯普森和他的同事們用同樣的方法來確定是否有遠地點的恆星可能在繞黑洞運行。

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一開始，湯普森將遠地點數據縮小到200個候選者，隨後他們使用了全天空超新星自動測量(ASAS-SN)的數據來編輯每個候選者的數千張圖像，ASAS-SN是由俄亥俄州立大學運行的觀測儀器，到目前為止已經發現了超過1000個超新星。

結果令人震驚，科學家們發現這些數據揭示了一顆巨大的紅巨星，它的軌道似乎比任何已知的圍繞黑洞旋轉的軌道都要小得多，但比任何已知的中子星都要大得多。在將這些結果與來自提林哈斯特反射器梯級攝譜儀(TRES)和蓋亞衛星的額外數據結合起來之後，他們意識到他們發現了一個質量大約是太陽質量3.3倍的黑洞。這一結果不僅證實了一類新的低質量黑洞的存在，而且為它們的定位提供了一種新的方法。再次讓科學界對黑洞有了新的認識！