近日由马克思·普朗克射电天文研究所领导的一个国际天文小组，利用 MeerKAT 射电望远镜，在银河系中的一个致密球状星团NGC 1851 中，发现了一个神秘的未知天体，它比已知最重的中子星重，但同时又比已知最轻的黑洞要轻。夹在了最重的中子星和最轻的黑洞中间！并且还围绕着一颗快速旋转的脉冲星运行。研究成果发表在了《科学》杂志上。
中子星是恒星走到生命尽头的残留物，密度非常的高，随便挖一勺都比珠穆朗玛峰还重，但它的重量也只能如此了，如果说中子星从另一颗恒星上吸取物质，或者是和同类的星体相撞，一旦它们获得了更多的质量就会崩溃。崩溃之后会变成什么样子呢，有很多的猜测，然而普遍的观点是，中子星会坍缩成黑洞。这种极度的时空扭曲所产生的引力如此之大，甚至连光都无法逃脱。
以观测为基础的理论告诉我们，恒星坍缩产生的最轻的黑洞大约是太阳质量的5倍，而中子星坍缩需要的质量为太阳的2.2倍。这中间就产生了所谓的黑洞质量差距。由于在遥远宇宙的引力波合并事件观测中只能瞥见这类天体的蛛丝马迹，因此迄今为止，这一质量鸿沟中的致密天体的性质尚不清楚，更详细的研究也非常具有挑战性。
来自国际瞬变和脉冲星研究小组的天文学家与 MeerKAT 合作，再结合德国马克斯·普朗克射电天文学研究所提供的仪器，他们能够探测到来自其中一颗恒星的微弱脉冲，并将其识别为射电脉冲星，一种快速旋转的中子星，它像宇宙灯塔一样稳定的向宇宙发射射电光束。这颗脉冲星被命名为 PSR J0514-4002E，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。通过观察这种滴答声随时间的微小变化，然后使用一种称为脉冲星计时的技术，就能够对其轨道运动进行极其精确的测量。你可以想象成把将一个近乎完美的秒表，扔进 40,000 光年外的恒星轨道上，然后以微秒的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，结果表明与脉冲星在轨道上运行的神秘天体并不是一颗普通的恒星，它在哈勃太空望远镜的 NGC 1851 图像中是不可见的——因此它是一颗恒星坍缩之后剩下的极其致密的残余物。此外，观察到的两个天体之间的最接近的那个点随时间的变化也说明，伴星的质量大于任何已知中子星的质量，但又小于任何已知黑洞的质量。
无论这个物体是什么，这都是一个让天文学家非常兴奋的消息，如果它是一个黑洞，那么它将是已知的第一个【脉冲星-黑洞】系统，几十年来它一直是脉冲星天文学的圣杯！这种配对方式可以对爱因斯坦的广义相对论进行新的检验，并为黑洞研究打开大门。如果它是一颗中子星的话，它将对我们理解极端密度下的未知物质状态产生根本性的影响！同时也将为超高密度下的核物理研究提供新的视角。
研究小组提出，这个大质量天体的形成，以及它随后与快速旋转的射电脉冲星在紧密轨道上的配对，是一个相当奇特的事件，只有在其特殊的本地环境中才有可能。该系统位于球状星团 NGC 1851 中，这是一个古老的恒星密集集合体，比银河系其他地方的恒星要密集得多。这里非常拥挤，恒星之间会发生相互作用，扰乱轨道，在最极端的情况下甚至会发生碰撞。据推测，正是两颗中子星之间的这种碰撞产生了现在围绕射电脉冲星运行的大质量天体。然而，在目前的双星产生之前，射电脉冲星必须先从供体恒星获取物质。这种 "回收 "过程是脉冲星旋转到当前速度所必需的。这颗供体恒星随后在一次碰撞中被当前的大质量天体所取代。它漫长而复杂的形成历史挑战了我们的想象力极限。
让我们来梳理一下这个双星系统比较可能的形成过程，左边是一颗中子星和一颗恒星，中子星从恒星上吸取物质然后旋转了起来，变成了一颗毫秒级的脉冲星，而供体恒星变成了一颗白矮星。所以左边剩下的是脉冲星+白矮星的组合，右边是两颗中子星，它们向外发射引力波的过程中会逐渐的消耗能量，所以越靠越近，最终导致爆炸性的中子星合并，合并的结果是形成了一个低质量黑洞，当然也可能是一颗超大质量的中子星。然后在某个时间，左边的脉冲星和白矮星系统与这个不知道是黑洞还是中子星的天体，碰到了一起，这导致其中最轻的一颗白矮星被踢了出去，这样就形成了我们上面所说的稳定的脉冲星-黑洞系统。
虽然研究小组还不能断定他们是否发现了已知质量最大的中子星或者是最轻的黑洞，甚至是某种新的奇异恒星变体，但可以肯定的是，他们发现了一个独特的实验室，可以在宇宙中最极端的条件下探测物质的特性。
他们对这个系统的研究还没有结束，揭开伴星的真实面目将是我们了解中子星、黑洞以及黑洞质量间隙中可能潜藏的其他物质的一个转折点。
位于南非的MeerKAT 射电望远镜是平方公里阵列(SKA) 望远镜的前身，未来将集成到平方公里阵列一期的中频组件中。平方公里阵列射电望远镜又叫平方千米阵，它是人类史上建造的规模最大射电望远镜，有包括中国在内的11个国家参与建设，总投资在20亿美元以上，由数千个直径15米的射电天线，组成一个巨大的信号采集面。它之所以叫这个名字是因为它的信号收集能力和1平方千米的镜面相当。其图像分辨率质量超过哈勃太空望远镜 50 倍，同时还能够对大片天空进行并行成像。
平方千米阵不仅能对脉冲星和黑洞的引力进行测试，还可以帮助我们探索宇宙的起源和生命的演化。
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