巨大恒星质量黑洞是银河系迄今发现的最大黑洞

科学家在银河系中发现了一个巨大的恒星质量黑洞，其质量大约是太阳的 33 倍。这个被命名为 Gaia-BH3 的黑洞是由欧洲航天局 (ESA) 的盖亚太空望远镜观测到的，从太空角度来看，它距离地球非常近，只有 2,000 光年。4 月 16 日发表在《天文学与天体物理学》杂志上的一篇论文对此进行了描述。

什么是恒星质量黑洞？

像 Gaia-BH3 这样的恒星质量黑洞是在大型恒星耗尽气体然后坍缩时形成的。它们的质量通常约为太阳的 10 倍。欧洲南方天文台的甚大望远镜和其他地面天文台的数据证实，它的质量是太阳的 33 倍。恒星质量黑洞天鹅座 X-1 只有 21 个太阳质量，这使得 Gaia-BH3 成为“例外”。

然而，与银河系中心的超大质量黑洞——人马座 A* 相比，这两个黑洞都算小了。人马座 A* 的质量是太阳的 420 万倍。像人马座 A* 这样的巨型黑洞是由越来越大的黑洞合并而成，而不是由大恒星的死亡所致。

里程碑式的发现

科学家们认为这一新发现具有里程碑意义，因为这是第一次在如此靠近地球的地方发现具有这种起源故事的大型黑洞。盖亚任务团队得到的线索之一是围绕黑洞运行的伴星上发生了奇怪的“摆动”运动。

Gaia-BH3 位于天鹰座，距离地球 2,000 光年，是已知距离地球第二近的黑洞。这也是国际科学家团队在计划于明年全面发布数据之前审查 Gaia 观测结果时意外发现的。

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“没人会想到会发现一个迄今为止未被发现的潜伏在附近的大质量黑洞，”巴黎天文台天文学家帕斯夸莱·帕努佐 (Pasquale Panuzzo) 在一份声明中表示。巴黎天文台隶属于法国国家科学研究中心，也是盖亚合作组织的成员。“这是你在研究生涯中才会发现的。”

富含物质，缺乏金属

天文学家在银河系外发现了类似的大型黑洞。主流理论认为，它们可能是由化学组成中没有比氦和氢重的元素的恒星坍缩形成的。这些恒星被认为是“金属贫乏”的，人们认为它们在一生中损失的质量较少，因此它们死后会剩下更多的物质来产生这些高质量黑洞。在这些新观测之前，一直缺乏将金属贫乏恒星与高质量黑洞直接联系起来的证据。

成对出现的恒星往往具有相似的化学成分，因此盖亚 BH3 的伴星为该恒星如何坍缩形成这个巨大黑洞提供了一些重要线索。来自甚大望远镜的紫外和可视梯级光谱仪的数据显示，该伴星的金属含量非常低。这意味着坍缩形成盖亚 BH3 的恒星也缺乏金属，正如理论所预测的那样。

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天文学家伊丽莎白·卡福 (Elisabetta Caffau) 在一份声明中表示：“由于这次发现的独特性，我们采取了特殊举措，在即将发布的盖亚卫星发布之前根据初步数据发表了这篇论文。”卡福是这项研究的合著者，也是盖亚合作组织的成员，来自法国巴黎国家科研中心天文台。

研究团队表示，尽早提供这些数据将使其他天文学家能够立即研究盖亚 BH3，而不必等待盖亚数据的完整发布。太空望远镜的全面发布计划最早在 2025 年底进行，而额外的观测可能会揭示更多关于黑洞历史的信息。