科学家在银河系中发现了一个中等质量黑洞。图片来源：ESO/S. Guisard
本报讯天文学家已经找到了迄今为止最有力的证据，证明了一个中等大小黑洞的存在——它比由一颗恒星形成的小黑洞要大，但又比那些潜伏在星系中心的大黑洞小得多。最重要的是，它就隐藏在我们的银河系里。如果这一发现得到证实，则可能表明银河系是通过吞噬周围较小的邻居而发展起来的。
“这是一篇非常严谨的论文，他们的数据非常漂亮。”苏黎世瑞士联邦理工学院天文学家Kevin Schawinski说，“对于一个中等质量的黑洞而言”，这是迄今为止最有希望的证据。
黑洞是很难被观测到的，这是因为它们不发光。然而，可以通过分析对附近天体的影响来探测黑洞的存在，例如，如果黑洞与一颗恒星处于一个双星系统中，或者如果它正在消耗气体，那么此时它就会被加热进而发光。长期以来，天文学家一直在星系中心寻找恒星大小的小型黑洞（它们的质量大约是太阳的10倍），以及特大质量黑洞（相当于数百万个或数十亿个太阳的质量）存在的证据。
但是，中等大小的黑洞却一直未被发现。到目前为止，最好的候选者都是位于星系附近的所谓超亮X射线源。但研究人员对它们是否真的是中等大小的黑洞存在分歧，因为其吸收了大量的周围气体，或者以极快的速度吸收少量的气体。
去年，日本横滨庆应大学的Tomoharu Oka领导的一个研究团队报告说，他们在银河系中心附近发现了一种特殊的分子气体云，并称其为CO-0.40-0.22。这些云中的气体由日本国家天文台45米的Nobeyama射电望远镜所观测到，它的移动速度非常快，以至于研究人员怀疑有什么东西藏在那里。对气体运动进行的模拟显示，这是一个相当于10万个太阳质量的黑洞。
从那以后，研究小组使用其他仪器对该云团进行了研究，特别是利用了阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列（ALMA），这是一组位于智利安第斯山脉的66个碟形天线，它们的波长比传统的射电天文望远镜要短。这些碟形天线的间距很宽——可以设置为16公里，从而让阵列能够在遥远的天体上看到非常精细的细节。
正如Oka和他的同事9月5日在《自然—天文学》杂志上所指出的，他们在利用ALMA研究CO-0.40-0.22的过程中，在云团的中心附近发现了一种特别密集的气体，其速度分布表明附近存在一个巨大的天体。而这些气体的旁边是一个微弱的无线电波源。这一来源的光谱与人马座A*(Sgr A*)非常相似，它被认为是位于银河系中心的一个黑洞，但其亮度仅为后者的1/500。Oka说：“它与Sgr A*的相似之处支持了CO-0.40-0.22*是一个中等质量黑洞的假设。”
Oka说，他的团队将继续以其他波长观测CO-0.40-0.22*，并长期观察它是否会显示出所谓的亮度“准周期振荡”变化，这是黑洞周围吸积盘的高度特征，这也将使科学家更好地了解黑洞的质量。研究小组还将目光投向了其他几种可能存在黑洞的致密分子云。
Schawinski表示：“最令人兴奋的事情是，中等质量的黑洞是真实存在的。”他说：“我们对黑洞的形成知之甚少。但是，如果Oka的团队或其他人能够找到这样的天体，我们就可以测试我们的想法。”
黑洞是一个密度无限大、时空曲率无限高、体积无限小，热量无限大的奇点和周围一部分空空如也的天区，这个天区范围之内不可见。依据爱因斯坦的相对论，当一颗垂死恒星崩溃，它将聚集成一点，这里将成为黑洞，吞噬邻近宇宙区域的所有光线和任何物质。超大质量黑洞则是一种黑洞的类型，质量是太阳质量的100万倍甚至100亿倍。天文学家相信在所有的星系的银心，包括银河系在内，都会有超大质量黑洞。（赵熙熙）
《中国科学报》 (2017-09-07 第2版 国际)
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