厦门大学天文学系顾为民教授团队对Gaia卫星发现的部分双星系统进行了能谱建模和动力学分析，确定了182个高优先级的致密天体候选体（其中19个为黑洞候选体）和77个次优先级的黑洞候选体。这项研究为后续搜寻和证认更多黑洞和中子星确定了一批值得优先观测的目标。研究工作已被国际天文学期刊《天体物理杂志快报》（ApJ Letters）接受发表。

图1:黑洞---红巨星组成的双星系统示意图.

搜寻银河系中“失踪”的中子星/黑洞候选体

理论预言，银河系内存在数以亿计的黑洞与中子星。在过去的半个世纪中，天文学家致力于对这些致密天体进行大规模探测。早期黑洞探测主要依托X射线波段，目前已证认约20个吸积双星系统；中子星的探测则结合了X射线暂现源与射电脉冲星搜索，分别发现了200余个暂现源及4000余颗脉冲星。然而，相对于庞大的族群规模，这些发现仅仅是冰山一角。尽管近年来随着数据积累，探测手段日益多样化，已发现的黑洞或中子星数量的增长却并不显著。究其原因，主要是由于缺乏高质量的候选体样本，使得天文学家在浩瀚星空中难以进行精准的定向搜索。

图2：(a) 单星模型下观测到的紫外流量与模型预测值之比随拟合的伴星质量的变化关系。水平橙色虚线标示比值等于1.2，低于该值的源被认为未表现出显著紫外流量超出并被直接保留。具有轻微紫外超出（比值介于1.2与3之间）的源（由青色虚线与橙色虚线之间的区域表示）需进行进一步分析。(b) 假设存在主序伴星时，模型预测的总紫外流量与观测到的紫外流量之比随拟合的伴星质量的变化关系。水平橙色虚线标示比值等于10，超过该值则意味着主序伴星的存在将使得模型预测的紫外流量显著超过观测值，使得不太可能存在此类伴星。

Gaia卫星的天体测量带来的机遇

Gaia DR3 天体测量数据的发布，为寻找黑洞与中子星提供了全新的的手段。其核心逻辑在于利用天体测量手段，监测双星系统中可见恒星因受致密天体引力影响而产生的天体位置移动，进而推导黑洞或中子星的质量。虽然这一方法已助力发现了数个新天体，但观测本身存在明显的样本偏差：由于 Gaia 更容易捕捉到长周期系统的轨道特征，导致目前新发现的系统在轨道周期上表现出向长周期偏移的趋势，显著长于传统的观测样本。受限于现有的 Gaia 天体测量数据，新发现的黑洞或中子星数量有限。

结合Gaia的天体测量与其他多方面线索，天文学家有望挖掘出更多包含黑洞或中子星的双星系统。例如，J. Müller-Horn等人通过仿真Gaia的观测策略，模拟了包含黑洞与中子星的双星系统的天体测量、多普勒频移和周期性光变等信号。根据模拟结果，J. Müller-Horn等人对21028颗红巨星分支恒星展开了统计分析，获得了556个可能包含黑洞或中子星的双星系统。

图3：本动速度与拟合的伴星质量的关系。类中子星区、过渡区和类黑洞区分别用蓝色方块、橙色方块和红色方块表示。水平黑色虚线标示本动速度等于100 km/s，高于该值的源被认为更可能被超新星爆炸施加过反冲速度。

动力学+能谱分布的联合分析

该研究创新性地提出了能谱分布（SED）与银河动力学的联合甄别方案，对 Müller-Horn 等人（2025）提供的样本进行了独立重新分析。

非简并星（也就是正常恒星）的引力也会引起可见恒星的周期性天体位置移动，需要仔细分析，予以排除。利用SED分析结果，该研究可以评估是否存在非简并星贡献了额外的紫外辐射。具体而言，该研究采用单恒星模型，对涵盖光学至红外波段的测光数据进行拟合，并以此筛选出拟合优度良好的源。通过计算观测紫外流量与模型预测值的比值（图 2(a)），研究人员将样本划分为两类：首先，298 个源的观测紫外流量未超过模型预测值的 1.2 倍，直接符合 SED 判别标准；其次，针对 585 个观测流量略微超标（1.2–3 倍）的源，通过模拟验证发现（图 2(b)），若其伴星为典型的主序星，其理论紫外流量将远超实际观测值；因此，基于物理一致性，该部分源亦被判定为满足 SED 标准。

在银河动力学诊断方面，该研究利用超新星爆发产生的反冲速度可能导致系统本动速度异常这一物理机制，建立了筛选准则。鉴于绝大多数常规恒星的本动速度通常低于 100 km/s，该研究选取 100 km/s 作为阈值，用以识别可能经历过超新星爆发的系统。通过计算这些系统穿过银河系盘面时的本动速度（图 3），共识别出 227 个源满足银河动力学诊断标准。

综合分析结果表明，共有 182 个源同时满足 SED 与动力学双重标准，被确认为高优先级黑洞/中子星候选体（其中包含 19 个黑洞候选体）。此外，考虑到黑洞形成过程中的回落机制可能显著削减反冲速度，或在直接坍缩情形下几乎不产生反冲，该研究进一步将 77 个伴星质量大于三倍太阳质量且仅满足 SED 标准的源，列为次优先级黑洞候选体。

研究论文

本工作显现了Gaia卫星的大样本、高精度天体测量数据在搜寻黑洞和中子星方面的强大能力。可以预期，随着Gaia DR4数据的释放，恒星级黑洞的搜寻和证认将获得跨越式发展。与此同时，对该研究获得的候选体进行进一步的后随观测，有望发现高效地发现更多黑洞。

该研究工作已被国际天文学期刊《天体物理杂志快报》（ApJ Letters）接受发表，论文题目为“SED and Galactic kinematic diagnostics for dormant BH/NS binary candidates”。研究论文的第一作者是厦门大学天文学系博士生安黔渝，通讯作者是顾为民教授。研究工作得到了国家重点研发计划项目“不同级别黑洞的大样本研究”的资助。

预印本链接：https://arxiv.org/abs/2601.22490