黑洞是自然界最令人敬畏和神秘的力量之一。同時，它們對于我們了解天體物理學至關重要。黑洞不僅是特別龐大的恒星在其生命周期結束時會產生超新星的結果，它們還是我們對廣義相對論的理解的關鍵，并且被認為在宇宙演化中發(fā)揮了作用。

因此，多年來，天文學家一直在努力在銀河系中創(chuàng)建黑洞普查。但是，新的研究表明，天文學家可能已經忽略了整個類別的黑洞。這來自最近的發(fā)現(xiàn)，在該發(fā)現(xiàn)中，一組天文學家觀察到一個黑洞，該黑洞剛好超過三個太陽質量，使其成為迄今為止發(fā)現(xiàn)的最小黑洞。

這項名為“非相互作用的低質量黑洞-巨星雙星系統(tǒng)”的研究最近發(fā)表在《科學》雜志上。負責團隊由俄亥俄州立大學的天文學家領導，成員包括哈佛-史密森天體物理學中心，卡內基科學研究院天文臺，黑暗宇宙學中心以及多家天文臺和大學。

這一發(fā)現(xiàn)特別值得注意，因為它確定了天體物理學家以前不知道的物體。結果，科學家現(xiàn)在被迫重新考慮他們對我們銀河系中黑洞數(shù)量的了解。正如托德·湯普森，教授天文俄亥俄州立大學和研究的主要作者，解釋說：

“我們正在顯示這一暗示，那就是我們還沒有真正探索尋找黑洞的人口。人們試圖了解超新星爆炸，超大質量黑星爆炸，超大質量恒星中元素的形成方式。因此，如果我們能揭示出新的黑洞群，它將告訴我們更多有關哪些恒星爆炸，哪些恒星不爆炸，哪些黑洞，哪些中子星爆炸的信息。它開辟了一個新的研究領域。”

由于他們對時空的影響，天文學家一直在尋找黑洞和中子星。由于它們也是恒星死亡時產生的結果，因此它們還可以提供有關恒星生命周期以及元素形成方式的信息。為了做到這一點，天文學家首先需要確定我們銀河系中黑洞的位置，這要求他們知道尋找什么。

找到它們的一種方法是尋找雙星系統(tǒng)，其中兩顆恒星由于它們的相互引力而彼此鎖定在軌道上。當其中一顆恒星死亡時，它產生的強烈引力將開始將物質從另一顆恒星中拉出。恒星物質發(fā)射出的熱量和X射線被吸積到黑洞伴星上，從而證明了這一點。

到現(xiàn)在為止，天文學家發(fā)現(xiàn)我們銀河系中的所有黑洞都在5至15個太陽質量之間。相比之下，中子星通常不大于約2.1太陽質量，因為大于2.5太陽質量的任何東西都會坍塌而形成黑洞。當LIGO和處女座共同檢測到由黑洞合并引起的引力波時，它們分別是31和25個太陽質量。

這表明黑洞可能出現(xiàn)在天文學家認為是正常范圍之外。正如湯普森所說：

“立即，每個人都像'哇'，因為它是如此壯觀。不僅是因為它證明了LIGO的確有用，而且還因為群眾眾多。如此大的黑洞很大，我們以前從未見過。”

這一發(fā)現(xiàn)激發(fā)了湯普森和他的同事們去思考在最大的中子星和最小的黑洞之間可能存在未被發(fā)現(xiàn)的物體的可能性。為了對此進行調查，他們開始合并來自阿帕奇點天文臺銀河演化實驗(APOGEE)–一項天文學調查，收集整個銀河系中約100,000個恒星的光譜。

湯普森和他的同事檢查了這個光譜是否有變化的跡象，這些變化表明了恒星是否可能繞著另一個物體旋轉。具體來說，如果一顆恒星顯示出多普勒頻移的跡象-它的光譜在向藍色端轉變然后再向紅色波長轉變之間交替變化-這將表明它可能正在繞著看不見的同伴運行。