這幅概念圖描繪了一樁“宇宙謀殺案”：一顆任性的恆星正在被一個相當於數萬個太陽品質的黑洞的強大引力撕碎。恆星殘骸在黑洞周圍形成了一個吸積盤。來自這個超高溫氣體盤的X射線閃光為天文學家提示了該黑洞的位置，而它之前一直潛伏在宇宙的黑暗之中。

“中等品質黑洞”（intermediate-mass black hole，簡稱IMBH）一直是黑洞家族中一類難以名狀的成員，也是天文學家在黑洞演化過程中一直在尋找的“缺失環節”。

據美國航天航空局（NASA）官網4月1日訊息稱，一場"宇宙謀殺案"暴露了IMBH的存在——天文學家最近發現一個該類黑洞正在撕裂一顆靠它太近的恆星，從而為將該類黑洞定罪為"宇宙殺手"提供了最佳證據。相關研究結果於3月31日刊發在《天體物理學雜誌通訊》上。

這個黑洞的品質大約是太陽的5萬倍，比巨型星系中心的超大品質黑洞（supermassive black hole，通常是數百萬或數十億倍太陽品質）要小，但又比由大品質恆星坍縮形成的“恆星品質黑洞”stellar-mass black hole）要大。儘管之前研究人員曾發現過一些可能的IMBH候選天體，但是他們認為這次的最新觀測結果才是宇宙中存在中等品質黑洞的最有力證據。該研究小組同時利用了兩個X射線天文臺的強大觀測能力和NASA哈勃太空望遠鏡的敏銳視覺功能，才最終鎖定了這隻“宇宙怪獸”。

該項研究的首席研究員、來自美國新罕布什爾大學的Dacheng Lin介紹道：“中等品質黑洞是非常難以捉摸的天體，所以對於我們來說，仔細考慮並排除每個候選天體的其他解釋可能是至關重要的，而這也是哈勃望遠鏡為我們研究這顆候選天體所指出的前進方向。”

大品質黑洞通常盤踞在星系的中心位置，但令該研究小組驚訝的是，一個被命名為"3XMM J215022.4−055108"的X射線源並不位於其所在星系的中心。哈勃望遠鏡通過對準X射線來源確定了它的精確位置，而高解析度的深空成像技術則提供了強有力的證據。它們都證明該X射線並非來自我們星系中的一個孤立源，而是來自另一個星系外圍的一個遙遠而稠密的星團——這類角落正是天文學家預測會發現IMBH的地方。

從本質上來說，要發現中等品質黑洞，天文學家必須抓到一個黑洞正在吞噬恆星時的現形。Lin和同事們梳理了歐洲航天局（ESA）的“XMM—牛頓射線空間觀測站”（原名多鏡片X射線觀測衛星）的觀測資料檔案，通過搜尋了成千上萬的觀測結果，從而找出了這個IMBH候選天體。

Lin計劃繼續深化其細緻的"偵探"工作，利用已經成功的方法去解答更多問題，比如超大品質黑洞是由IMBH產生的嗎？IMBH是如何形成的？稠密的星團就是它們搖籃嗎？

期刊編號： 2041-8205

原文連結： https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/hubble-finds-best-evidence-for-elusive-mid-sized-black-hole