黑洞是天體物理學家理解宇宙的重要組成部分，它是如此重要，以至於科學家們一直試圖對銀河系中的所有黑洞進行普查。
但新的研究表明，他們的搜尋可能錯過了一整類他們不知道的黑洞。
10月31日發表在《科學》雜誌上的一項研究中，天文學家提供了一種尋找黑洞的新方法，並表明有可能存在一類比宇宙中已知的最小黑洞還要小的黑洞。
這項研究的主要作者俄亥俄州立大學天文學教授託德·湯普森：「我們的發現表明，在尋找黑洞的過程中，還有另外一個種類的黑洞有待我們去探索。」
人們總是試圖理解超新星和超大質量恆星是如何爆炸的，以及元素如何在超大質量恆星中形成。因此，如果我們能發現一個新的黑洞種群，它將告訴我們更多信息：哪些恆星會爆炸，哪些恆星會形成黑洞，哪些會形成中子星。這將開闢一個新的研究領域。
想像一下，如果一個城市的人口普查只統計身高在2米以下的人，而人口普查員甚至不知道身高在2米以上的人的存在。這會導致那次人口普查的數據是不完整的，提供的人口情況是不準確的。這就是在尋找黑洞過程中所發生的事情。
天文學家長期以來一直在尋找黑洞，黑洞的引力非常強大，任何物質，任何輻射，都無法逃脫。當一些恆星死亡、收縮並爆炸時，黑洞就形成了。天文學家也一直在尋找中子星，中子星是一些恆星死亡和坍縮時形成的小而緻密的恆星。
兩者都能提供關於地球上的元素以及恆星如何生存和死亡的有趣信息。但是為了揭示這些信息，天文學家們首先必須弄清楚黑洞的位置。為了找出黑洞的位置，他們需要知道他們在尋找什麼。
黑洞通常存在於所謂的雙星系統中。這意味著兩顆恆星之間的距離足夠近，可以通過引力把它們鎖在一起，形成一個相互環繞的軌道。當其中一顆恆星死亡時，另一顆仍可以存在，仍然繞著死去的恆星所在的空間旋轉。
多年來，科學家們所知道的黑洞的質量都在太陽質量的5到15倍之間。已知的中子星一般不超過太陽質量的2.1倍，如果它們超過太陽質量的2.5倍，它們就會坍縮成黑洞。
但在2017年夏天，一項名為雷射幹涉引力波天文臺的調查發現，兩個黑洞在180萬光年之外的星系中合併在一起。其中一個黑洞的質量是太陽的31倍，另一個大約是太陽質量的25倍。
湯普森和其他天體物理學家長期以來一直懷疑，黑洞的大小可能超出已知範圍，而LIGO的發現證明，黑洞可能更大。但是在最大的中子星和最小的黑洞之間仍然存在一個尺寸窗口。湯普森決定看看他是否能解開這個謎。
他和其他科學家開始梳理遠地點的數據，阿帕奇點天文臺的星系演化實驗收集了銀河系中約10萬顆恆星的光譜。湯普森意識到，利用都卜勒效應，這些光譜可以顯示出一顆恆星是否在繞著另一個物體運行。光譜的變化可以顯示出一顆恆星在繞著一個看不見的伴星運行。
湯普森開始梳理數據，尋找那些顯示出這種變化的恆星，這些恆星可能正在繞著一個黑洞運行。
然後，他將遠地點數據縮小到200顆最有趣的恆星。他把數據交給了俄亥俄州立大學的研究生助理塔林杜·賈亞辛哈，後者從ASAS-SN收集了每一個可能的雙星系統的數千張圖像。
他們的數據分析發現了一顆巨大的紅星，它似乎在繞著什麼東西運行，但根據他們的計算，這個東西可能比銀河系中已知的黑洞小得多，但比大多數已知的中子星大得多。
經過更多的計算和來自提林哈斯特反射器梯級光譜儀以及蓋亞衛星的額外數據，他們意識到他們發現了一個低質量黑洞，大概是太陽質量的3.3倍。
「我們在這裡所做的是提出了一種尋找黑洞的新方法，但我們也可能發現了天文學家此前不知道的一類低質量黑洞。」湯普森說。