天文学家在银河系半人马座欧米茄球状星团中发现一个中等质量黑洞，但它异常安静
半人马座欧米茄球状星团。图片来源：查克·阿尤布
（蜘蛛网eeook.com）据今日科学新闻：半人马座欧米茄球状星团悬挂在南方天空，宛如一座天城，庞大而拥挤，是一个密集的球体，约有一千万颗恒星。它是银河系最大、最明亮的球状星团，恒星紧密相连，以至于它们之间的空间在宇宙尺度上几乎让人感到窒息。多年来，天文学家一直怀疑它的核心潜藏着某种强大的力量，某种看不见却足以影响星团核心深处恒星运动的存在。
今年早些时候，这种怀疑变得更加坚定。研究半人马座欧米茄球状星团的天文学家发现了证据，表明那里可能隐藏着一个中等质量的黑洞，但其背叛的不是光，而是运动。在星团中心附近的七颗恒星以惊人的速度穿越太空。按所有预期，他们本该挣脱束缚，飞走了。相反，他们依然被绑着，仿佛有无形的锚紧紧束缚着他们。
唯一合理的解释是重力。必须有足够巨大的质量来聚集这些恒星，计算结果显示，黑洞质量至少是太阳的8200倍，甚至可能高达47000个太阳质量。这是长期悬念宇宙谜团中的一个激动人心的线索。但仅凭动议证据还不够。天文学家希望找到黑洞本身。
天文学家不断追寻的失落环节
中质量黑洞占据了我们对宇宙理解中一个奇怪且令人沮丧的空白。恒星质量黑洞是恒星死亡的常见结果，通常质量是太阳的几百倍。在另一极端是超大质量黑洞，这些巨型天体质量是恒星的数百万甚至数十亿倍，锚定着星系中心。
这两个群体之间存在着大量可能的质量块，但它们看起来异常空旷。中质量黑洞预计存在，但迄今仅有少数候选黑洞被确认，且确认它们极为困难。它们被认为是黑洞进化的垫脚石，是揭示小黑洞如何成长为主导银河核心的巨型的线索。
如果半人马座欧米茄球状星团真的拥有此类黑洞，那将是一个罕见且有价值的例子。它的存在可以帮助解释黑洞的生长以及星系如何在宇宙时间中组装。事态紧张，寻找直接证据变得紧迫。
本该逃脱的七颗星星
隐藏黑洞的理由始于耐心。研究人员利用哈勃太空望远镜，追踪了半人马座欧米茄球状星团140万颗恒星的运动，跨越二十年。这种长期视角使他们能够探测到恒星路径的细微变化，尤其是在星团密集中心附近。
在所有这些星星中，有七颗特别突出。他们移动得太快了，按正常情况下，星团内没有什么能阻挡他们。然而他们依然被困，盘旋于中心，而非逃入星际空间。显然是引力在起作用，而不是普通恒星那种温柔的集体吸引力。
最简单的解释是一个单一且巨大的物体，施加着强大的引力。这些数字指向一个中等质量的黑洞。不过，这只是间接证据。天文学家希望通过另一种渠道确认，这种渠道能更直接揭示黑洞。
在黑暗中聆听信号
这项任务落到了安吉拉本·马希达及其同事身上，他们决定寻找无线电波中无声的低语，而非运动。黑洞本身不发光，但当它们进化时，会宣告自己的存在。气体和尘埃向内落下形成一个热吸积盘，加热并将能量辐射到电磁波谱中。无线电波通常是这种辐射的一部分，尤其是在物质螺旋向黑洞倾泻时。
为了听到这个信号，团队转向澳大利亚望远镜紧凑阵列。他们将无线电天线对准半人马座欧米茄球状星团中部区域约170小时，耐心收集数据。结果是该星团迄今为止最灵敏的射电图像，灵敏度达到1.1微詹斯基，频率为7.25吉赫兹。
半人马座欧米茄球状星团。图片来源：NASA
如果那里有黑洞，即使很安静，这次观测也应该能揭示它。天文学家等待着微弱的光芒，等待从宇宙背景中升起的微妙信号。
中心的寂静
射电图像显示黑洞应位于的任何拟议星团中心都没有发射。该地区一片寂静。没有无线电光芒，没有吸积盘的细微低语。这次发现不是探测，而是未探测，而这种缺失本身就有意义。
这些发现发表在arXiv预印本服务器上，并未排除黑洞的存在。相反，它们描绘了一个异常安静的天体图景。利用黑洞活动的基本平面——即黑洞质量与其无线电和X射线光度之间的关系——研究人员将寂静转化为极限。
他们的计算表明，如果半人马座欧米茄球状星团存在一个中等质量的黑洞，它必然以极低效率吸积物质。其上限大约是0.004，意味着任何下落材料的静止质量能量转化为辐射的比例不到0.5%。从宇宙角度看，这个黑洞会饿死。
宇宙沙漠中的黑洞
一旦考虑到半人马座欧米茄球状星团的过去，这种极端的安静或许并不令人惊讶。该星系团被认为是银河系数十亿年前吞噬的矮星系的剥离核心。在这一剧烈过程中，气体和尘埃被撕裂，留下密集的恒星残骸，几乎没有原材料来滋养中心黑洞。
与环绕活跃星系中超大质量黑洞的富气体环境，或滋养恒星质量黑洞的近邻恒星伴侣不同，这个中等质量的黑洞似乎是孤立存在的。周围环境几乎没有提供燃料。没有气体消耗，它不会产生明亮的盘、喷射流或无线电辉光。如果它存在的话，几乎是完全的寂静。
这使得确认变得极其困难。可能让黑洞存活数十亿年的环境，如今却将它隐藏在视线之外。
为什么这个平静的结果如此重要
乍一看，什么都没发现可能让人失望。但在科学中，沉默可以像信号一样具有信息量。这项研究为半人马座欧米茄球状星团中中质量黑洞的行为设定了迄今为止最严格的限制之一。它表明，即使在最敏感的无线电照射下，这样的物体也可能保持基本隐形，仅仅因为它没有食物可吃。
这一结果重塑了天文学家对寻找中等质量黑洞的看法。这表明许多天体可能隐藏在明处，通过引力影响被探测，但在电磁波谱中却保持沉默。如果是这样，宇宙中可能包含远比目前确认的更多这些难以捉摸的天体。
通过展示在气体贫乏环境中无线电探测的局限性，本研究提升了未来策略，并加深了我们对黑洞增长的理解。它提醒我们，宇宙并不总是用烟花的方式宣告它的秘密。有时，最深刻的发现是在缺席中悄悄传达的，等待我们学会倾听。
更多信息：Angiraben D. Mahida 等，《Omega Centauri 中质量黑洞周围无吸积证据》，arXiv（2025）。DOI： 10.48550/arxiv.2512.09649
