球状星团NGC 6624中存在中等质量黑洞的证据

PSR B1820$-$30A 位于球状星团 NGC 6624 中，是已知距离任何球状星团中心最近的脉冲星。我们展示了对该毫秒脉冲星超过 25 年的高精度计时观测，并获得了四次自转频率时间导数的测量。将这些高阶导数建模为轨道运动所致，我们找到了一些解，表明该脉冲星要么处于低偏心率（$0.33\lesssim e\lesssim0.4$）、伴星质量较小（如主序星、白矮星、中子星或恒星级黑洞）的较小轨道，要么处于高偏心率（$e\gtrsim0.9$）、伴星质量较大的较大轨道。星团质量性质以及 4U 1820$-$30 和星团中其他脉冲星的观测性质反对低偏心率可能性。高偏心率解揭示该脉冲星极可能绕位于星团中心、质量 $> 7,500$~M$_\odot$ 的中等质量黑洞(IMBH)运行。一个包含此类中心黑洞(BH)的球状星团引力模型，预言的加速度与脉冲星测量值相当。它进一步预言 IMBH 的模型依赖最小质量为 $\sim60,000$~M$_\odot$。考虑对观测周期导数的相应贡献表明，该脉冲星的 $\gamma$ 射线效率应在 0.08 至 0.2 之间。我们的结果表明其他球状星团也可能包含中心黑洞，并可通过研究在其中心足够近处发现的新脉冲星来揭示。请注意我们在第 5 节发现一处勘误，因此上述提到的 $\sim$60,000~M$_\odot$ 质量必须替换为正确的模型依赖质量极限 $\sim$20,000~M$_\odot$。见附录勘误。