黑洞使其周围物体发出的光发生扭曲。资料来源:NASA GSFC, ESA/Gaia/DpAC
孤独的黑洞可能遍布银河系，但它们极其难以被发现。现在，天文学家们第一次看到了一个孤立的黑洞，它独立地在银河系中游荡。黑洞通常是在与其他物体(如伴星)相互作用时被瞥见的。单独研究黑洞——一种独立的宇宙物体——应该有助于科学家理解它们的形成方式，以及它们的丰富程度。
黑洞的质量如此之大，以至于连光都无法逃脱它们的引力，所以它们本质上是看不见的。除非它们与其他恒星物体相互作用，例如通过对伴星的物质进行超热加热，或者碰撞产生波及整个宇宙的引力波，否则它们会保持幽灵般的状态。
单独的黑洞被认为是很常见的，当一颗质量超过20个太阳的恒星到达它的生命末期时就会形成。“银河系中应该有1亿个这样的黑洞，它们应该无处不在，但却很难找到它们，”马里兰巴尔的摩太空望远镜科学研究所的天文学家Kailash Sahu说，他领导了这个发现小组。
通过使用美国宇航局的哈勃太空望远镜和一些地面观测台，科学家们花了十年时间来观测黑洞的存在。1月31日发表在arXiv上的一篇预印本论文详细介绍了这一发现，尚未经过同行评审，但已经让天文学家们兴奋不已。“我认为这是一个非常令人兴奋和重要的发现，”德国加兴马克斯·普朗克天体物理研究所的天体物理学家塞尔玛·德明克说。
关注明星为了发现这个孤独的黑洞，这个国际团队使用了一种被称为微透镜的技术。研究人员寻找那些似乎在一个看不见的物体经过时变亮的恒星，它的引力像透镜一样弯曲和聚焦恒星的光(参见“宇宙透镜”)。质量非常大的物体，如黑洞，会影响更大的空间区域，从而使恒星变亮的时间更长。但是，暗淡、较轻的物体——比如中子星——移动异常缓慢也可能导致持久的变亮。
因此，该团队选择了8个候选物体，它们自己不发光，但至少在200天内使背景星变亮，以便进一步观察。他们现在有足够的数据来宣称其中一个是黑洞。
在六年的时间里，该小组使用哈勃太空望远镜来测量这个经过的物体是如何使一颗恒星在天空中的位置偏离的。这种偏转是非常微小的——从地球上测量它就相当于纽约人在洛杉矶测量一枚硬币的宽度，Sahu说。利用1915年阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)首次推导出的方程，研究人员能够计算出这个看不见的物体的质量大约是太阳的7倍:重到几乎可以确定它是一个黑洞。“他们是第一个明确地探测到单个黑洞的人，”de Mink说。
西雅图华盛顿大学的天文学家埃里克·阿戈尔也同意这一观点，认为这次的探测比先前关于孤独黑洞的说法更有说服力。20年前，他和其他研究人员一起提出了该研究小组使用的增亮和偏转技术的结合。
最后，额外的信息来自于观测到变亮事件的地面观测站。光线照射到地球各地的角度略有差异，产生了视差效应，从而确定了黑洞距离地球的1.58千秒(5150光年)。
超新星踢将物体的距离和质量与变亮的持续时间结合起来，我们发现黑洞正以每秒45公里的速度穿过我们的视场。萨胡说，这比它附近其他恒星每秒10 - 30公里的速度略快。这可能表明，当黑洞在超新星爆炸的核心形成时，它受到了额外的“冲击”。“多么奇妙的出生方式啊，”他说。
澳大利亚墨尔本莫纳什大学(Monash University)的天文学家伊利亚·曼德尔(Ilya Mandel)说，这一测量结果令人兴奋，因为黑洞在诞生时受到的撞击仍然是“激烈争论”的主题，这对理解超新星有意义。但他指出，天文学家只知道黑洞在一个方向上的速度——如果它在另一个方向上的移动速度比它的邻居们慢，比如远离地球，那么它仍然可能比邻居们慢。他说，这项工作是“一个非常好的结果，展示了一种令人兴奋的技术，但还有很多问题有待解决”。
尽管仅从一个例子中就能了解到一些信息，但该团队还有其他三个有希望的黑洞候选者进行研究。图森亚利桑那大学的天文学家Feryal ?zel说，随着更多的发现出现，它们可以帮助天文学家发现更多关于孤立黑洞的起源，以及它们有多普遍。“我们不应该从单个数据点推断出任何东西，但我很兴奋，”她说。
Mandel补充说，该团队所使用的技术应该也能让天文学家识别出比现有方法(比如观察伴星)更广泛的黑洞种类。他说:“我们需要许多研究黑洞的方法来获得一个完整的图像。”