宇宙中，黑洞始终是最神秘的存在之一。它们不发光、不反射光线，无法被直接观测，却凭借强大的引力对周围环境产生深远影响。近日，一位年轻学者的研究为寻找恒星级黑洞提供了新思路——通过分析疏散星团中恒星的运动特征，科学家可以间接推断黑洞的存在。这项研究由西交利物浦大学应用数学专业本科毕业生马冰倩主导完成，相关成果已发表在国际权威天体物理期刊《天体物理杂志》上。
马冰倩的研究聚焦于疏散星团——这类由数十至数千颗恒星组成的松散系统，因其结构相对简单，成为探索黑洞的理想场所。研究的核心指标是恒星速度弥散度，即星团中恒星运动速度的分散程度。她将这一概念类比为广场上人群的走动状态：若人群步伐整齐，速度弥散度较低；若人群杂乱无章，速度弥散度则较高。在疏散星团中，若中心存在大质量黑洞，其引力会扰动附近恒星的运动，导致速度弥散度在中心区域出现异常“尖峰”。
通过对多个疏散星团的观测数据进行分析，马冰倩发现，部分星团中心区域的速度弥散度分布与理论预测高度吻合，暗示这些区域可能隐藏着未被直接观测到的黑洞候选体。例如，在某疏散星团的速度弥散分布图中，横轴代表恒星到星团中心的距离，纵轴代表速度离散程度，红色曲线在中心区域显著上升，形成明显“尖峰”，这一特征为黑洞的存在提供了关键线索。
这项研究的突破并非偶然。马冰倩最初在本科毕业设计中接触星团运动数据，通过计算与可视化分析，她逐渐发现某些星团的运动特征难以用现有理论解释。在物理系庞晓莹博士的指导下，她查阅大量文献，优化数据处理方法，并引入数值模拟进行交叉验证。毕业后的一年里，论文经历了多轮修改，从方法细化到结果解释，最终达到国际期刊的学术标准。庞晓莹博士指出，疏散星团结构松散，寻找黑洞的不确定性更高，研究需在数据处理和模型假设上格外谨慎。
尽管研究对象属于天体物理领域，但马冰倩的专业背景是应用数学。她在本科阶段积累的数据分析、统计建模和编程能力，为研究提供了关键支持。她表示：“数学是一种通用工具，无论是研究宇宙还是复杂系统，关键在于如何提出问题、构建模型并验证假设。”目前，她正在英国攻读复杂系统建模方向的硕士学位，这段经历让她更清晰地认识到科研工作的本质——从发现问题到反复推敲，再到严谨表达。对她而言，这项研究不仅是一次科研训练，更为未来的学术探索奠定了基础。
