新證據支持中等質量黑洞存在

科技日報訊 （記者陸成寬）記者日前從中國科學院國家天文台獲悉，我國天文學家在銀河系球狀星團中發現了一顆被彈射而出的恆星，其彈射速度高達550公里/秒。研究人員分析認為，如此高的逃逸速度，很可能是因為該星團中心存在中等質量黑洞。這一發現為中等質量黑洞的存在提供了新證據。相關研究成果以封面文章的形式發表於《國家科學評論》。

宇宙中存在兩種已知類型的黑洞：大質量恆星坍縮形成的恆星級黑洞和位於星系中心的超大質量黑洞。然而，質量介於兩者之間的中等質量黑洞卻始終未被確證。它們本應是恆星級黑洞成長為超大質量黑洞的必經階段，但天文學家至今只找到幾個存疑的候選體。

天文學家認為，球狀星團最可能孕育中等質量黑洞。哈勃空間望遠鏡曾觀測到，球狀星團M15中心可能存在一個質量為1700—3200倍太陽質量的黑洞，但該結果發佈後，許多天文學家提出了質疑。他們認為觀測數據來自距M15中心5200倍日地距離的範圍內，那裏可能聚集着數千顆緻密星，而非單個黑洞。近年來，科學家在另一個星團中發現7顆高速運轉的恆星，推測這些恆星可能與中等質量黑洞有關，但它們距離星團中心超過1000倍日地距離。“如何在距離球狀星團中心儘可能近的位置探測中等質量黑洞，成為確定中等質量黑洞存在證據鏈的最後一環。”論文共同第一作者兼通訊作者、中國科學院國家天文台/中國科學院大學副教授黃樣説。

中國科學院國家天文台研究團隊分析，若中等質量黑洞存在，當它與鄰近的雙星系統近距離相遇時，其強大的引力會像彈弓一樣，將雙星系統中的一顆恆星高速彈射出去。他們藉助蓋亞衞星和郭守敬望遠鏡等的觀測數據，篩查出近千顆高速“飛奔”的恆星以及銀河系中百餘個球狀星團，意外發現編號為J0731+3717的恆星在2000萬年前，以每秒550公里的速度從球狀星團M15中彈射而出。

這顆被彈飛的恆星還攜帶了與M15完全一致的化學成分和年齡特徵。天文學家計算，要讓恆星達到這種極速，必須有一個相當於2000個太陽質量的物體在距離它僅1倍日地距離的位置施加引力。“這個位置上不可能擠滿上千顆中子星或小黑洞，唯一合理的解釋就是，這裏潛伏着一箇中等質量黑洞。”黃樣説，這一發現就像在星團中心抓到了正在“作案”的“宇宙彈弓手”，打通了中等質量黑洞存在證據鏈的最後一環。