半人马座ω首见恒星级黑洞，揭开120亿年星团面纱

银河系最大的球状星团半人马座ω（OmegaCentauri）数十年来一直让天文学家感到困惑。理论上，这里应该存在大量由大质量恒星爆炸后留下的黑洞，但始终缺乏直接证据。如今，天文学家利用哈勃太空望远镜超过20年的典藏资料，以及詹姆斯‧韦伯太空望远镜的补充观测，终于在这个星团中发现第一个恒星质量黑洞，命名为oMEGACatBH-2。

半人马座ω由约1,000万颗恒星组成，虽然哈勃先前已发现其中心可能存在一个中等质量黑洞，但理论模型预测，整个星团中应还有约1万个恒星质量黑洞，这也是天文学家长年寻找的“失踪黑洞”。

这次研究并非直接看见黑洞，而是通过精确追踪恒星的位置变化，间接找出它的存在。研究团队利用哈勃太空望远镜超过20年的观测资料，并结合詹姆斯‧韦伯太空望远镜的观测，运用天体测量法（astrometry），追踪半人马座ω中一颗主序星20多年来在天空中的微小位置变化，发现它正环绕一个看不见、但质量极大的天体运行，而这个天体只能是黑洞。哈勃与韦伯太空望远镜的测量精度极高，即使相隔约18,000光年，仍能精确测量恒星在天空中的细微位移，因此若没有它们，就不可能找到这个黑洞。

哈勃太空望远镜拍摄的球状星团半人马座ω影像，红框与放大图标示此次发现的恒星质量黑洞oMEGACatBH-2所在位置。（Source：ESA）

这项发现也带来几项出乎意料的结果。研究团队将这个黑洞命名为oMEGACatBH-2，它不仅是半人马座ω中首次确认的恒星质量黑洞，其质量约为4.46个太阳质量，低于理论对金属贫乏环境所预期形成的黑洞质量。此外，它与可见伴星组成的双星系统，公转周期长达94年，创下目前已知黑洞双星系统最长的公转周期。研究团队重新分析2002至2023年的哈勃资料，并加入韦伯近红外观测，得以更精确测定这个看不见天体的质量，证实它并非先前推测的中子星，而是真正的黑洞。这项发现也显示，即使是金属含量极低的恒星，也能形成这类低质量黑洞，为黑洞形成理论提供了新的观测证据。

这个黑洞双星系统漫长的公转周期，揭露了黑洞与伴星原本并非一起诞生，而是在球状星团密集的环境中，经过长时间的重力交互作用后才配对成双星。研究估算，像oMEGACatBH-2这样的系统，存在不到10亿年便可能受到附近恒星扰动而瓦解，远短于半人马座ω约120亿年的年龄。这项发现不仅有助于了解球状星团中黑洞双星的形成过程，也证实半人马座ω中确实存在天文学家长年寻找的恒星质量黑洞，为揭开这群“失踪黑洞”之谜迈出重要一步。这项研究成果已发表于《TheAstrophysicalJournalLetters》（Whitakeretal.2026）。