恒星被一个有数万个太阳质量的黑洞撕碎吞噬的现场模拟图

黑洞是名副其实冷漠的“宇宙杀手”！近日，天文学家通过哈勃空间望远镜成功锁定了一个中等质量黑洞。中等质量黑洞一直被认为是黑洞演化过程中的缺失环节，因其质量比超大质量黑洞要小很多，且自身又不活跃，所以长期以来很难被外界发现。但是这次它将靠近身边的一颗恒星撕碎吞噬时，发射出了强烈的X射线耀斑，从而才让这个隐藏的杀手得以暴露。

自1916年，这个特殊的天体就成为了众多科学家的研究对象，但因无法近距离研究黑洞，这也导致它在人们的印象中十分神秘，所以此次中等质量黑洞的发现可谓意义重大。山东商报·速豹新闻记者潘愈

锁定“凶犯”

天文学家们已经找到了宇宙凶杀犯的最好证据，这是一个难以捉摸的黑洞，被称为中等质量黑洞（IMBHs），它在撕碎吞噬靠近身边的恒星时意外暴露了自己的存在。

这个黑洞的质量约为太阳质量的5万倍，比位于大星系核心的超大质量黑洞（质量为太阳质量的数百万或数十亿倍）要小一些，但比大质量恒星坍塌形成的恒星级质量黑洞要大很多。

中等质量黑洞是黑洞演化过程中长期寻找已久的缺失环节。研究人员们认为，哈勃空间望远镜（HST）此次观测到的这个现象恰好是中等质量黑洞存在的最有力证据。

研究人员利用两个X射线天文台的强大力量以及美国航天局（NASA）的哈勃空间望远镜的敏锐视野，最终将宇宙中的这只野兽成功锁定了下来。

该项研究的首席研究员、美国新罕布什尔大学的林大成（Dacheng Lin）表示，“中等质量黑洞是非常难以捕捉的物体，所以仔细考虑并排除其他物体或者其他解释是至关重要的。而哈勃空间望远镜就为我们排除那些不确定因素提供了一个可能。”相关的研究结果发表在3月31日出版的《天体物理学杂志快报》（The Astro-physical Journal Letters）上。

而哈勃空间望远镜是位于地球大气层之上的光学望远镜，是以美国天文学家爱德温·哈勃的名字命名的，于1990年4月24日成功发射。其主要任务是探测宇宙深空，解开宇宙起源之谜，了解太阳系、银河系和其他星系的演变过程。

哈勃空间望远镜是美国航天局和欧洲航天局的国际合作项目。位于马里兰州绿带的美国宇航局戈达德太空飞行中心负责管理这台望远镜。位于马里兰州巴尔的摩的太空望远镜科学研究所（STScI）负责哈勃望远镜的科学操作。而STScI是由华盛顿特区的天文学研究大学协会为美国航天局运作的。

神秘难测

研究人员发现这个中等质量黑洞的过程，有点像大侦探夏洛克·福尔摩斯（Sherlock Holmes）的破案故事，研究人员们在抓捕这个撕裂吞噬恒星的“宇宙杀手”时，也必须要对各种细节进行缜密的剖析。

林大成团队利用哈勃空间望远镜对美国宇航局钱德拉X射线天文台和欧洲航天局（ESA）的多镜片X射线观测卫星（XMM-Newton）进行了跟踪。2006年，这些卫星探测到了一个强大的X射线耀斑，但研究人员们无法确定这个耀斑是来自银河系内部还是外部。大家认为，这个耀斑是由于一颗恒星在过于接近一个引力强大的诸如黑洞之类的致密物体后被撕裂造成的。

但是令人惊讶的是，这个命名为3XMM J215022.4-055108的X射线源并不位于星系中心，而星系中心通常是大质量黑洞所在的位置。于是乎，研究人员便怀疑是中等质量黑洞在作怪。但是在下这个定论之前，大家首先得将另外一个可能性排除——那就是这个X射线耀斑也可能来源于一颗我们银河系中的在被加热到非常高的温度后冷却下来的中子星（Neutron stars），而中子星是恒星爆炸后的残余物。

哈勃空间望远镜对准这个X射线源以便确定它的精确位置。高分辨率的深空成像提供了强有力的证据，证明这个X射线并非来自我们星系中的一个孤立源，而是来自另一个星系外围的一个遥远而稠密的星团，而这个星团正是天文学家期望发现中等质量黑洞的地方。先前的哈勃空间望远镜研究表明，星系中心黑洞的质量与该星系的中央隆起成正比。换句话说，星系质量越大，黑洞质量就越大。因此，3XMM J215022.4-055108所在的星团可能是一个较低质量的矮星系的剥离核心，该星系由于其与当前较大的星系宿主的紧密相互作用而受到重力和潮汐的干扰。

自我暴露

中等质量黑洞比超大质量黑洞更小一些，也更不活跃，因此很难找到它们；而且它们也没有现成的燃料来源，也没有强大的引力来吸引恒星和其他宇宙物质，而这些物质会产生具有信号性的X射线发光。

天文学家在恒星被撕裂吞噬的过程中锁定了黑洞。林大成团队梳理了XMM-Newton的数据档案，搜索了成千上万的观测结果，终于找到了这个中等质量黑洞的候选者。

天文学家们根据这颗被撕裂吞噬的恒星所发射出的X射线，估算出这个中等质量黑洞的质量大概是50000个太阳的质量。中等质量黑洞的质量是根据X射线光度和光谱形状估算的。“这比以往只使用X射线光度来确定中等质量黑洞要可靠得多。”林大成表示，“我们之所以可以利用光谱拟合来对中等质量黑洞的质量进行估算，是因为中等质量黑洞的光谱演化表明，中等质量黑洞一直处于热光谱状态，而这种状态在小质量黑洞（也被称之为恒星级质量黑洞，stellar-mass black holes）的吸积中是很常见的，也很容易理解。”

这个物体并不是第一个被认为可能是中等质量黑洞的候选者。2009年，哈勃空间望远镜与美国航天局的斯威夫特天文台（Swift observatory）和欧洲航天局的 XMM-Newton 合作，也发现了在ESO 243-49星系的边缘也存在一个中等质量黑洞，并将其命名为HLX-1。

它也位于一个年轻的、巨大的蓝色恒星群的中心，这可能是一个剥离的矮星系核心。这个X射线来自黑洞周围的热吸积盘。“主要区别在于，我们的目标正在撕裂一颗恒星，这便提供了强有力的证据，证明它是一个相对巨大的黑洞，而不是人们之前发现的包括HLX-1在内的小质量黑洞。”林大成补充道。

在这个中等质量黑洞被发现之后，可能还有更多的黑洞潜伏在黑暗中，等待一颗恒星靠近时才能最终自我暴露出来。林大成团队计划继续进行相关的侦探工作。截至目前，还有许多问题有待回答，诸如超大质量黑洞是由中等质量黑洞产生的吗？中等质量黑洞自身又是如何形成的？稠密的星团是它们最喜欢待的地方吗？希望在不久的将来，这些谜团能够逐一被揭晓。

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吞噬一切的黑洞

黑洞是宇宙中最神秘的天体，几乎所有质量都集中在最中心的“奇点”处，其周围形成一个强大的引力场，在一定范围之内，连光线都无法逃脱。根据理论推算，银河系中光恒星量级的黑洞就有上千万个。天文学界认为，许多星系中央都有超大质量黑洞存在。

天文学家根据质量将宇宙中的黑洞分成了三类：恒星级质量黑洞（几十倍至上百倍太阳质量）、超大质量黑洞（几百万倍太阳质量以上）和中等质量黑洞（质量介于恒星级质量黑洞与超大质量黑洞之间）。

尽管黑洞无法直接观测，但由于黑洞的引力会吸积物质到它附近，周围通常都有一个吸积盘环绕。吸积盘非常热且亮，与黑洞对比明显，因此可以通过观测吸积盘来为黑洞拍照。

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