天文学家们对银河系中隐藏黑洞和中子星的搜寻进行了一次现实检验。由卡内基天文台的Joshua Simon领导的一个团队，对欧洲空间局的恒星测绘卫星盖亚标记为可能藏有暗致密天体的31个双星系统进行了光谱后续观测。他们的结论是：这些线索大多数都是假阳性。
这项发表在《天体物理学期刊》上的研究，是学习如何将真正的宇宙宝藏与统计噪声区分开来的一个令人清醒但有价值的一步。
盖亚星表所承诺的
自2013年发射以来，盖亚一直在绘制近20亿颗恒星的位置、运动和性质。其第三次数据发布（DR3）包括一个双星系统星表，即围绕共同重心运行的双星对。其中一些系统中，有一个天体似乎不可见但质量巨大——一个黑洞或中子星。
思路很简单。当一颗可见恒星在不可见伴星的引力牵引下摆动时，天文学家可以计算出伴星的最小质量。如果该质量超过太阳质量的约2.3倍，则该伴星对于白矮星来说太重，对于普通恒星来说又太致密。它一定是一颗中子星或黑洞。盖亚的天体测量和光谱双星星表确定了数十个符合这一描述的候选体，在天体物理学界引起了轰动。
其中三个候选体已经通过地面后续观测得到确认：Gaia BH1和Gaia BH2，均为恒星级黑洞，以及Gaia NS1，一颗中子星。它们是迄今为止仅有的黄金标准发现。
新研究发现了什么
Simon团队利用了一些世界上功能最强大的望远镜，包括智利的麦哲伦望远镜、利克天文台的自动行星搜索者以及夏威夷的凯克天文台，在数年内获取了31个候选系统的高分辨率光谱。通过测量恒星径向速度（它们朝向或远离地球的速度）随时间的变化，他们为其中12个系统推导出了完整的轨道解。
结果是惊人的。对于盖亚标记为具有轨道解的每一个暗伴星质量超过2个太阳质量的候选者，盖亚的轨道都被证明是错误的。唯一的例外是已经确认的Gaia BH1、Gaia BH2和Gaia NS1。
在某些情况下，所谓的暗伴星实际上是普通的低质量恒星或白矮星。在一个案例中，该系统结果是一个双线分光双星——两颗完全普通的恒星相互绕转，根本不是黑洞。假阳性很可能是因为盖亚的自动处理标记了边界情况，其中数据恰好看起来像一个高质量伴星。
该团队建议未来的搜索使用更保守的标准：在从盖亚星表中选择候选体时，要求信号显著性大于10，拟合优度参数低于4。这些筛选将大大减少假阳性的数量。
一个有望的线索仍然存在
并非所有希望都破灭了。在样本中的11个加速恒星中——这些系统在天空和视线方向上显示出大的加速度，但在DR3数据中缺乏完整的轨道解——有一个天体脱颖而出。它被称为Gaia DR3 3689209059942075008，其最小伴星质量为太阳质量的1.16倍，不确定性非常小。这将其置于最重的可能白矮星和最轻的中子星之间的边界上。它可能是一个超质量白矮星或一颗中子星，需要进一步的观测来解决这个问题。
这个系统表明，盖亚的加速度星表（受到的关注少于主要的双星星表）可能仍然隐藏着未被发现的致密天体。加速度数据覆盖了更广泛、过滤不那么严格的恒星集，可能包括轨道星表遗漏的更宽双星。
为什么这很重要
没有从伴星主动吸取物质的休眠黑洞和中子星极难被发现。它们自身不发光。探测它们的唯一方法是通过它们对附近恒星的引力影响。盖亚是第一个能够系统地扫描整个天空以寻找这些微弱信号的仪器。
每一个已确认的发现，包括距离1,560光年的Gaia BH1、Gaia BH2和Gaia NS1，都改写了我们对银河系邻居中潜伏着多少黑洞和中子星的认识。估计表明银河系可能包含1亿个恒星级黑洞和10亿颗中子星。即使在宽距非相互作用双星中找到它们中的一小部分，也能帮助理论家理解大质量恒星如何演化、超新星如何发生以及双星系统如何在这些暴力事件中幸存。
这篇新论文并没有带来一批新的致密天体。但它提供了几乎同样有价值的东西：一幅等待任何试图寻找它们的人陷进去的陷阱和隐患地图。未来的搜索，包括那些使用盖亚即将发布的第四次数据发布（DR4）的搜索，现在可以避免同样的死胡同。
“我们没有发现新的已确认的黑洞或中子星伴星，”作者在结论中写道。但他们指出，加速度星表”可能因此提供了包含致密天体的额外宽距双星的一个很大程度上未开发的来源。”
搜索仍在继续。
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婷 翻译