一个国际天文学家小组在银河系中发现了一个新的未知物体，它比已知最重的中子星重，但同时又比已知最轻的黑洞轻。
来自曼彻斯特大学和德国马克斯·普朗克射电天文研究所等多家机构的天文学家使用 MeerKAT 射电望远镜发现了一个围绕快速旋转的毫秒脉冲星运行的物体，该物体位于距我们约 40,000 光年的密集恒星群中。作为一个球状星团。
利用毫秒脉冲星的时钟般的滴答声，他们表明这个巨大的物体位于所谓的黑洞质量间隙中。
这可能是令人垂涎的射电脉冲星——黑洞双星的首次发现;这对恒星的配对可以对爱因斯坦的广义相对论进行新的测试，并为黑洞研究打开大门。
研究结果今天发表在《科学》杂志上。
英国项目负责人、曼彻斯特大学天体物理学教授本·斯塔珀斯 (Ben Stappers) 表示：“伴星性质的任何一种可能性都令人兴奋。脉冲星-黑洞系统将成为测试引力理论和重中子星的重要目标。”将为极高密度的核物理提供新的见解。”
当中子星(死亡恒星的超致密残骸)获得过多质量(通常是通过消耗或与另一颗恒星碰撞)时，它们就会坍塌。它们坍缩后会变成什么样子引起了很多猜测，但人们相信它们可能会变成黑洞——一种引力如此大的物体，甚至连光也无法逃脱它们。
天文学家认为，中子星塌缩所需的总质量是太阳质量的2.2倍。以观测为基础的理论告诉我们，这些恒星产生的最轻黑洞要大得多，质量约为太阳的五倍，从而产生了所谓的“黑洞质量间隙”。
这种质量间隙中致密物体的性质尚不清楚，迄今为止详细的研究已被证明具有挑战性。该物体的发现可能有助于最终了解这些物体。
斯塔珀斯教授补充道：“极其灵敏的 MeerKAT 望远镜能够揭示和研究这些天体，这是向前迈出的一大步，让我们得以一睹平方公里阵列的潜力。”
该天体是在使用 MeerKAT 望远镜观测位于南天鸽座的一个名为 NGC 1851 的大型星团时发现的。
球状星团 NGC 1851 是一个密集的老恒星集合，它们比银河系其他部分的恒星堆积得更紧密。在这里，恒星非常拥挤，以至于恒星可以相互作用，扰乱轨道，在最极端的情况下甚至会发生碰撞。
天文学家是国际瞬变与脉冲星与 MeerKAT (TRAPUM) 合作项目的一部分，他们认为，正是两颗中子星之间的一次碰撞，才产生了现在围绕射电脉冲星运行的大质量天体。
研究小组能够探测到来自其中一颗恒星的微弱脉冲，将其识别为射电脉冲星——一种快速旋转的中子星，并向宇宙发射射电光束，就像宇宙灯塔一样。
脉冲星每秒旋转超过 170 次，每次旋转都会产生有节奏的脉冲，就像时钟的滴答声一样。这些脉冲的滴答声非常有规律，通过使用一种称为脉冲星计时的技术观察滴答声的时间如何变化，他们能够对其轨道运动进行极其精确的测量。
马克斯·普朗克射电天文学研究所的伊万·巴尔 (Ewan Barr) 与他的同事阿鲁尼玛·杜塔 (Arunima Dutta) 一起领导了这项研究，他解释说：“可以把这想象成能够将一个近乎完美的秒表扔进大约 40,000 光年外的一颗恒星的轨道上，然后能够以微秒精度对这些轨道进行计时。”
规则的计时还可以非常精确地测量系统的位置，表明与脉冲星一起运行的物体不是普通的恒星，而是坍缩恒星的极其致密的残余物。观测还表明，伴星的质量既大于任何已知的中子星，又小于任何已知的黑洞，正好位于黑洞质量间隙中。
虽然该团队无法最终确定他们是否发现了已知最大质量的中子星、已知最轻的黑洞，甚至是一些新的奇异恒星变体，但可以肯定的是，他们已经发现了一个独特的实验室，用于探测物质在最宇宙中的极端条件。
Arunima Dutta 总结道：“我们还没有完成这个系统。
“揭示伴星的真实本质将是我们理解中子星、黑洞以及黑洞质量间隙中可能潜伏的任何其他物体的转折点。”
来源：
Materials provided by University of Manchester. Note: Content may be edited for style and length.
引用：
Ewan D. Barr, Arunima Dutta, Paulo C. C. Freire, Mario Cadelano, Tasha Gautam, Michael Kramer, Cristina Pallanca, Scott M. Ransom, Alessandro Ridolfi, Benjamin W. Stappers, Thomas M. Tauris, Vivek Venkatraman Krishnan, Norbert Wex, Matthew Bailes, Jan Behrend, Sarah Buchner, Marta Burgay, Weiwei Chen, David J. Champion, C.-H. Rosie Chen, Alessandro Corongiu, Marisa Geyer, Y. P. Men, Prajwal Voraganti Padmanabh, Andrea Possenti. A pulsar in a binary with a compact object in the mass gap between neutron stars and black holes. Science, 2024; 383 (6680): 275 DOI: 10.1126/science.adg3005
