事關(guān)宇宙黑洞！安師大科研團(tuán)隊(duì)世界上首次發(fā)現(xiàn)

2月28日，國(guó)際頂級(jí)期刊《自然·天文學(xué)》（Nature Astronomy）在線發(fā)表了安徽師范大學(xué)物理與電子信息學(xué)院舒新文研究團(tuán)隊(duì)的最新研究成果。該團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了中等質(zhì)量黑洞吞噬恒星發(fā)出的X射線準(zhǔn)周期振蕩信號(hào)，這是天體物理學(xué)家在世界上首次發(fā)現(xiàn)該類現(xiàn)象，提供了宇宙中存在中等質(zhì)量黑洞的關(guān)鍵證據(jù)。

左圖為中等質(zhì)量黑洞所在星系的光學(xué)圖像, 來自Lin et al. (2020, ApJL, 892, 25)。

中圖為中等質(zhì)量黑洞撕裂恒星的藝術(shù)想象圖，以及實(shí)際觀測(cè)的X射線準(zhǔn)周期光變信號(hào)。

右圖為光變信號(hào)對(duì)應(yīng)的功率密度譜。

據(jù)悉，黑洞是廣義相對(duì)論預(yù)言的奇妙天體，具有獨(dú)特的時(shí)空結(jié)構(gòu)，進(jìn)入其中的所有物質(zhì)包括光線都無法逃脫。目前了解較多的黑洞大致分為兩大類：

第一類是大質(zhì)量恒星死亡后遺留的產(chǎn)物，質(zhì)量在幾倍到幾十倍太陽質(zhì)量之間，稱作恒星級(jí)黑洞；

另一類質(zhì)量為太陽的百萬倍以上，稱為超大質(zhì)量黑洞，一般位于星系的核心。

而中等質(zhì)量黑洞的質(zhì)量則介于兩者之間。

通常認(rèn)為，包括銀河系在內(nèi)的大部分星系的中心，都會(huì)有超大質(zhì)量黑洞的存在。這些超大質(zhì)量黑洞對(duì)星系的形成和演化有著重要影響。

中等質(zhì)量黑洞通常被認(rèn)為是恒星級(jí)黑洞成長(zhǎng)為超大質(zhì)量黑洞的關(guān)鍵中間環(huán)節(jié)。中等質(zhì)量黑洞的存在對(duì)于理解黑洞的生長(zhǎng)機(jī)制和宇宙演化具有重要意義。

但是中等質(zhì)量黑洞雖被理論預(yù)言其存在，卻缺乏可靠的觀測(cè)證據(jù)。如何尋找中等質(zhì)量黑洞這一特殊“族群”是當(dāng)今物理學(xué)和天文學(xué)最重要的前沿問題之一。

舒新文研究團(tuán)隊(duì)鎖定一例特殊的中等質(zhì)量黑洞瓦解恒星事件候選體，在其X射線輻射中探測(cè)到周期約85秒的準(zhǔn)周期性振蕩信號(hào)，這是黑洞的獨(dú)特輻射特征。研究人員推算出該黑洞質(zhì)量介于9900-16000倍太陽質(zhì)量，屬于典型的中等質(zhì)量黑洞范疇。

“該發(fā)現(xiàn)提供了中等質(zhì)量黑洞存在的關(guān)鍵觀測(cè)證據(jù)，填補(bǔ)了黑洞譜系研究的關(guān)鍵缺環(huán)，有助于我們更深入地了解宇宙的演化、星系的形成等問題?！痹撗芯繄F(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、安徽師大物理與電子信息學(xué)院教授舒新文說。

▍記者：楊唯偉

▍編輯：朱辰婉

來源：大江資訊