天文学家在2019年拍到了有史以来第一张黑洞的直接图像，这要归功于在黑洞中发光的物质。但许多黑洞实际上几乎不可能被探测到。现在，另一个使用哈勃太空望远镜的团队似乎终于发现了以前没有人见过的东西：一个“隐形的”黑洞。这项研究已经在网上公布，并提交给《天体物理学杂志》发表，但还没有经过同行评议。
黑洞是大型恒星死亡后留下的东西，它们的核心塌陷。它们的密度大得惊人，引力如此之强，以至于没有任何东西能够快速移动以逃离它们，包括光。天文学家热衷于研究黑洞，因为它们可以提供很多关于恒星死亡方式的线索。通过测量黑洞的质量，研究人员可以了解到恒星最后时刻的情况，当时它们的核心正在坍缩，外层正在被排出。
从定义上看，黑洞似乎是不可见的--毕竟它们是通过捕获光线的能力而得名的。但是研究人员仍然可以通过它们与其他天体的互动方式来探测它们，这要归功于它们强大的引力。数以百计的小黑洞已经通过它们与其他恒星的互动方式被探测到。
目前有两种不同的方法来进行这种探测。在"X射线双星"中--其中一颗恒星和一个黑洞围绕一个共同的中心运行，同时产生X射线--黑洞的引力场可以从它的同伴那里拉出物质。这些物质绕着黑洞转，在转的过程中通过摩擦升温。热的物质在X射线中发出明亮的光芒，使黑洞变得“清晰可见”，然后被吸进黑洞并消失不见。研究人员还可以探测到成对的黑洞，因为它们合并在一起，向内旋转并发出短暂的引力波闪光，这是时空的涟漪。
然而，有许多“流氓”黑洞在太空中漂移，没有与任何东西互动--这使得它们很难被发现。这是一个问题，因为如果人们无法探测到孤立的黑洞，那么就无法了解它们是如何形成的，也无法了解它们来自的恒星的死亡情况。
为了发现这样一个不可见的黑洞，科学家团队不得不在数年内结合两种不同类型的观测。这一令人印象深刻的成就有望为寻找以前难以捉摸的一类孤立的黑洞提供新的途径。
爱因斯坦的广义相对论预言，大质量天体在经过它们时将会弯曲光线。这意味着，任何经过非常接近无形黑洞的光线--但还没有接近到最终进入黑洞的程度--将以类似于光线通过透镜的方式被弯曲。这被称为引力透镜，当一个前景天体与一个背景天体对齐，使其光线弯曲时，就可以发现。这种方法已经被用来研究从星系团到其他恒星周围的行星的一切。
这项新研究的作者在寻找黑洞的过程中结合了两种类型的引力透镜观测。开始时，他们发现来自一颗遥远的恒星的光线突然放大，短暂地使它看起来更亮，然后又恢复正常。不过他们看不到任何通过引力透镜过程导致放大的前景天体。这表明该天体可能是一个孤立的黑洞，这在以前是从未见过的。问题是，它也可能只是一颗微弱的恒星。
要弄清楚它是一个黑洞还是一颗暗淡的恒星需要大量的工作，这就是第二类引力透镜观测的作用。作者们用哈勃重复拍摄了六年的图像，测量这颗恒星在其光线被偏转时似乎移动了多远。
最终，这让他们计算出引起透镜效应的天体的质量和距离。他们发现它的质量大约是太阳的七倍，位于大约5000光年之外。一颗这么大、这么近的恒星对我们来说应该是可见的。由于看不到它，研究人员得出结论，它一定是一个孤立的黑洞。
用哈勃这样的天文台进行那么多的观测并不容易。这台望远镜非常受欢迎，而且有很多人在竞争它的时间。考虑到确认这样一个天体的难度，你可能会认为找到更多天体的前景并不乐观。幸运的是，归功于新一代的设施，包括正在进行的盖亚调查，以及即将到来的维拉-鲁宾天文台和南希-格雷斯-罗曼太空望远镜，所有这些都将以前所未有的细节对大片天空进行反复测量。
这对天文学的所有领域都将是巨大的。对如此多的天空进行定期的、高精度的测量，将使天文学家能够大规模地研究那些在非常短的时间尺度上发生变化的事物。天文学家将以新的方式研究诸如小行星、被称为超新星的爆炸恒星和其他恒星周围的行星等各种事物。