天文学界一直在研究半人马座Omega星团，以确定它的高恒星速度是由中等质量黑洞还是多个较小的黑洞引起的。脉冲星加速的最新数据表明是后者，这加深了我们对黑洞形成的理解。半人马座Omega星团是一个拥有近一千万颗恒星的巨大星团，位于半人马座。天文学家长期以来一直对其中心附近恒星异常高的速度感到困惑。
有两种主要理论来解释这一现象：存在一个中等质量黑洞 (IMBH)，其质量约为太阳质量的 100000 倍，或一群较小的恒星质量黑洞，每个黑洞的质量仅为太阳的几倍。
恒星演化表明黑洞应该自然形成于星团的中心。然而，天文学家认为，由于与附近恒星的引力弹弓相互作用，大多数黑洞会随着时间的推移而被弹射出去。这一假设使得单个中等质量黑洞的存在看起来更加合理。当研究人员在半人马座Omega星核心附近观察到移动速度更快的恒星时，中等质量黑洞理论得到了进一步的支持，这可以通过与巨大中心黑洞的相互作用来解释。
根据脉冲星数据分析，半人马座Omega星的新发现表明存在多个恒星质量黑洞，而不是单个中等质量黑洞。图片来源：萨里大学
中等质量黑洞 (IMBH) 对天文学家来说令人兴奋，因为它们可能是恒星质量黑洞和超大质量黑洞之间的“缺失环节”。恒星质量黑洞是由大质量恒星的死亡形成的，已经通过各种不同的技术被发现。超大质量黑洞位于大型星系的中心，其质量可达太阳质量的数百万至数十亿倍。我们目前尚不清楚超大质量黑洞是如何形成的，也不知道它们是否以恒星质量黑洞的形式开始生命。发现中等质量黑洞可以解决这个宇宙之谜。
萨里大学参与的新研究重新审视了半人马座Omega中心恒星的异常速度，但这一次，它使用了一份新数据。研究人员首次将异常速度数据与脉冲星加速度的新数据结合起来。脉冲星和黑洞一样，是由垂死的恒星形成的。脉冲星的质量是太阳的两倍，直径只有 20 公里，每秒可旋转 700 次。当它们旋转时，它们会沿着自转轴发射无线电波，就像陀螺一样旋转。无线电波束像灯塔一样扫过地球，让我们能够探测到它们。
脉冲星是高度磁化的旋转中子星，从其两极发射电磁辐射束。当它们旋转时，这些光束像灯塔一样扫过太空，产生从地球上可探测到的规则脉冲。
脉冲星是天然时钟，几乎与地球上的原子钟一样精确。通过仔细测量脉冲星自转速度的变化，天文学家可以计算出脉冲星的加速情况，直接探测半人马座Omega中心的引力场强度。将这些新的加速度测量结果与恒星速度相结合，来自萨里大学、西班牙加那利天体物理研究所 (IAC) 和法国安纳西的安纳西勒维厄理论物理实验室 (LAPTh) 的研究人员能够分辨出中等质量黑洞和黑洞群之间的区别，并更倾向于后者。
萨里大学这项研究的合著者贾斯汀·里德教授说：“对难以捉摸的中等质量黑洞的搜寻仍在继续。半人马座Omega星的中心可能仍有一个这样的黑洞，但我们的研究表明，它的质量肯定小于太阳的六千倍，并且与一群恒星质量黑洞共存。然而，我们很有可能很快找到一个这样的黑洞。越来越多的脉冲星加速即将到来，让我们能够窥视密集星团的中心，比以往更精确地寻找黑洞。”
IAC 研究的主要作者 Andrés Bañares Hernández 表示：“我们早就知道星系中心的超大质量黑洞和我们自己星系内较小的恒星质量黑洞。然而，可以弥合这两个极端之间差距的中等质量黑洞的想法仍未得到证实。”
“通过研究半人马座Omega星（矮星系的残余），我们能够改进我们的方法，并向前迈进一步，了解此类黑洞是否存在以及它们在星团和星系演化中可能发挥什么作用。这项工作有助于解决长达二十年的争论，并为未来的探索打开新的大门。”
“脉冲星的形成也是一个活跃的研究领域，因为最近发现了大量脉冲星。半人马座Omega星是研究其形成模型的理想环境，这是我们在分析中首次能够做到这一点。”
编译自/ScitechDaily