这张艺术幻想图描绘了HR 6819恒星系统里天体的运行轨道。组成该系统的有一颗内侧恒星（轨道呈蓝色）、一个最近发现的黑洞（轨道呈红色），以及一个轨道较长的外侧恒星（轨道也呈蓝色）。

　　图源：ESO/L. CALÇADA

　　撰文：MICHAEL GRESHKO

　　在南半球的冬季，头顶的望远镜座里闪烁着一颗蓝色的光点。夜空中的这一个小点，看上去像是一颗明亮的恒星，但其实是两颗轨道相近的恒星。与之相伴的，是已知距离地球最近的黑洞。

　　新发现的这颗黑洞位于恒星系HR 6819，距离我们太阳系约1011光年。《天文与天体物理学》期刊昨日发表的论文称，这个不可见的天体，与两颗可见的恒星锁定在同一轨道。据估计，该黑洞的质量约为太阳的4倍，比下一个黑洞近约2500光年。

　　“似乎它就躲在眼跟前。”美国加州大学伯克利分校的博士生Kareem El-Badry说道。他专注于双恒星系统研究，但并未参与该研究。他说：“这是个足够明亮的恒星系统，人们从上世纪80年代就开始研究它了，但似乎它藏了一些惊喜。”

　　在这张Digitized Sky Survey 2项目的广角夜空图像中央，可以看到恒星系HR 6819。这两颗恒星相距甚近，似乎合而为一。这个“三体”系统里隐藏着迄今发现的距离地球最近的黑洞。

　　图源：ESO/DIGITIZED SKY SURVEY 2. ACKNOWLEDGEMENT: DAVIDE DE MARTIN

　　以人类的尺度来看，1000光年是一段漫长的距离。如果把地球与太阳的距离缩短到头发丝的宽度，那么，恒星系HR 6819就在大约6400米外。不过，在直径100000光年的银河系视角下，恒星系HR 6819就相当近，而且，它的存在也表明银河系里散布着诸多黑洞。

　　该研究论文的第一作者、欧洲南方天文台的天文学家Thomas Rivinius说：“如果你发现了一个非常近的黑洞，你又假设自己并不特别，就表明它们一定到处都有。”

　　与恒星一同打旋的黑洞

　　长期以来，研究者都估计银河系里存在着几亿个黑洞。但是，找到这些黑暗的物体却极端困难。科学家发现银河系里有几十颗黑洞在“吞食”附近的气团。当物质绕着黑洞边缘打旋时，会释放出X射线。但是，银河系里的大多数黑洞是看不见的，因此，发现它们的唯一办法就是观测其周围天体的引力效应。

　　研究恒星系HR 6819的天文学家们起初根本就不是为了寻找黑洞。相反，他们想深入了解绕彼此运转的这一对奇特恒星。

　　外侧的这颗恒星，名为Be恒星，质量比我们的太阳大几倍，温度更高，颜色更蓝。这颗恒星赤道附近的自转速度超过每秒48万米，比我们太阳赤道的速度快200多倍。Rivinius说：“它们自转的速度非常快，以至于物质差点儿就飞了出去。”

　　说回2004年，科学家利用智利拉西拉天文台2.2米口径的MPG/ESO望远镜，对恒星系HR 6819进行了一场为期4个月的观测活动，发现一些迹象表明该恒星系并非一个标准的双星系统。“正常的”内侧恒星似乎在以40.3天的周期绕着另一个天体公转，而较大的Be恒星则公转得更远，同时绕着内侧的恒星与那个神秘的第三者公转。

　　四年后，欧洲南方天文台的Stan Štefl率队重新审视这次研究结果，这其中就暗含着黑洞潜伏在恒星系HR 6819的线索。然而，Stan Štefl在2014年不幸因车祸遇难，这项工作陷入停滞。

　　2019年11月，曾与Stan Štefl长期共事，并且专于研究Be恒星的专家Rivinius找到了重新观测HR 6819的新理由。另一个团队发表的一项研究称在恒星系LB-1里发现了一个质量70倍于太阳的黑洞，这一发现令人大跌眼镜。基于物理学家对恒星质量级别黑洞形成原理的认知，黑洞是由巨大恒星超新星爆发后形成的，而质量70倍于太阳的黑洞不可能形成。当足以产生那么大质量黑洞的恒星死亡时，它爆炸形成的碎屑不会跌落回自身。

　　然而，Rivinius团队留意到，恒星系LB-1的数据与恒星系HR 6819的数据极为相似。他们着手描述恒星系HR 6819中神秘第三个天体的特征。基于对内侧恒星公转轨道及亮度的计算，他们发现，这个不可见的天体的质量起码是太阳的4.2倍，与银河系内其他已知黑洞差不多。

　　看不见的目标

　　该研究论文的合著者、欧洲南方天文台的退休科学家Dietrich Baade认为，如果这个天体的质量是太阳的4倍多，它就不可能是一个普通的恒星，因为那么大的恒星“很容易探测到”。此外，它质量太大，也不可能是一颗中子星。（中子星是某些超新星爆发后留下的恒星内核。）

　　只有一种天体能解释这一计算结果，那就是：黑洞。

　　但是，据El-Badry所说，所有对HR 6819这类包含多个相距不远的天体的恒星系的研究，都要应付一些潜在的误差来源。HR 6819外侧的Be恒星及内侧的恒星相距太近了，任何一个光学望远镜都无法将二者分辨开来。只有通过它们发射出的光谱，才能分辨出这两颗恒星。

　　在某些情况下，“剥离”外层氢元素的较老的恒星，与更年轻、质量更大的恒星外表很相似。如果HR 6819内侧的那颗恒星外表如此，那么，研究人员就得重新计算这个假设黑洞的质量。

　　在后续研究中，论文合著者Petr Hadrava带领着研究者努力“解开”HR 6819释放出的光线，并理清这两颗恒星的准确光谱，并以此来确定它们的特性。El-Badry补充说，欧洲航天局的Gaia太空望远镜正在以前所未有的精度观测银河系，它可以提供关于HR 6819公转轨道的更多细节。由于这一恒星系非常近，天文学家可以利用“干扰量度法”来精确地找到这两颗恒星。（干扰量度法，是将多个望远镜组网观测的技术，与望远镜网络使超大质量黑洞轮廓成像的原理类似。）

　　该论文的合著者、欧洲南方天文台的博士后研究员Marianne Heida说：“通常，当有一颗恒星绕着一个黑洞时，我们其实看不到恒星绕黑洞运转。这个离得这么近，我们应该能够看到其运动，这就意味着，如果一切顺利，应该更有把握计算出黑洞的质量。”

　　研究人员一边筹划着下一步计划，一边也在赞颂着Stan Štefl，这是驱使他们发现这个黑洞的最初力量。Rivinius微笑着说：“Stan非常谨慎，他可能现在就在看着我，问我：你真的确定吗？”

　　（译者：mikegao）