近日，安徽師范大學教授舒新文研究團隊與合作者發現了中等質量黑洞吞噬恒星發出的X射線準周期振蕩信號，類似于黑洞的“心跳”。這是天體物理學家首次發現該類現象，為宇宙中存在中等質量黑洞提供了關鍵證據。2月28日，該研究成果發表于《自然-天文學》。
圖為中等質量黑洞撕裂恒星的藝術想象圖。研究團隊供圖。
黑洞是廣義相對論預言的天體，具有獨特的時空結構。目前已知的黑洞大致分為兩大類：第一類是大質量恒星死亡后遺留的產物，質量在幾倍到幾十倍太陽質量之間，稱作恒星級黑洞；另一類質量為太陽的百萬倍以上，稱為超大質量黑洞，一般位于星系的核心。人們喜歡把超大質量黑洞比作“超級怪獸”，而中等質量黑洞雖被理論預言為超大質量黑洞演化的“種子”，卻因為難以精準探測，仍缺乏可靠的觀測證據。
“宇宙中大部分的黑洞可能都處于冬眠狀態。理論上它們應該在那兒，可就是不露面。如何找到這些‘宇宙隱士’，是當今物理學和天文學最燒腦的難題之一。”舒新文介紹。
幸運的是，當一顆“倒霉”的恒星游走到過于靠近黑洞的位置時，會被黑洞產生的強大潮汐引力撕裂瓦解，進而被黑洞吞噬，同時釋放出短暫劇烈的電磁輻射，這種現象被稱為黑洞潮汐撕裂恒星事件。舒新文說，“天文學家正是通過研究黑洞潮汐撕裂恒星事件來捕獲冬眠的黑洞。”
此次工作中，舒新文研究團隊鎖定了一例特殊的中等質量黑洞潮汐瓦解恒星事件候選體，通過分析相關觀測數據，在其X射線輻射中探測到頻率約為0.012赫茲的準周期性振蕩信號。
“這就像黑洞捕食恒星時會有‘心跳’現象，其特定的心率為我們揭示了這顆中等質量黑洞的存在”，論文第一作者、安徽師范大學博士研究生張文杰介紹，通過結合X射線能譜分析，研究人員推算出該黑洞質量介于9900至16000倍太陽質量，屬于典型的中等質量黑洞范疇。
好比不同體重不同年齡人的心律不同，不同質量的黑洞“心律”也不一樣。研究團隊根據“心律”，還甄別出了該黑洞的質量類似于人類青少年時期應有的體重（不同于幼年或成年），填補了描繪黑洞家族成長和進化史的關鍵缺環。
舒新文表示，這不僅為理解中等質量黑洞的物理性質提供了關鍵信息，也為未來利用潮汐瓦解恒星事件的X射線輻射（如我國天關衛星的觀測）進一步探測和研究中等質量黑洞奠定了堅實基礎。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41550-025-02502-0
本文鏈接：科學家首次探測到中等質量黑洞吞噬恒星的“心跳”http://www.lensthegame.com/show-11-18012-0.html
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