記者日前從中國科學(xué)院國家天文臺(tái)獲悉，我國天文學(xué)家在銀河系球狀星團(tuán)中發(fā)現(xiàn)了一顆被彈射而出的恒星，其彈射速度高達(dá)550公里/秒。研究人員分析認(rèn)為，如此高的逃逸速度，很可能是因?yàn)樵撔菆F(tuán)中心存在中等質(zhì)量黑洞。這一發(fā)現(xiàn)為中等質(zhì)量黑洞的存在提供了新證據(jù)。相關(guān)研究成果以封面文章的形式發(fā)表于《國家科學(xué)評(píng)論》。

宇宙中存在兩種已知類型的黑洞：大質(zhì)量恒星坍縮形成的恒星級(jí)黑洞和位于星系中心的超大質(zhì)量黑洞。然而，質(zhì)量介于兩者之間的中等質(zhì)量黑洞卻始終未被確證。它們本應(yīng)是恒星級(jí)黑洞成長為超大質(zhì)量黑洞的必經(jīng)階段，但天文學(xué)家至今只找到幾個(gè)存疑的候選體。

天文學(xué)家認(rèn)為，球狀星團(tuán)最可能孕育中等質(zhì)量黑洞。哈勃空間望遠(yuǎn)鏡曾觀測(cè)到，球狀星團(tuán)M15中心可能存在一個(gè)質(zhì)量為1700—3200倍太陽質(zhì)量的黑洞，但該結(jié)果發(fā)布后，許多天文學(xué)家提出了質(zhì)疑。他們認(rèn)為觀測(cè)數(shù)據(jù)來自距M15中心5200倍日地距離的范圍內(nèi)，那里可能聚集著數(shù)千顆致密星，而非單個(gè)黑洞。近年來，科學(xué)家在另一個(gè)星團(tuán)中發(fā)現(xiàn)7顆高速運(yùn)轉(zhuǎn)的恒星，推測(cè)這些恒星可能與中等質(zhì)量黑洞有關(guān)，但它們距離星團(tuán)中心超過1000倍日地距離。“如何在距離球狀星團(tuán)中心盡可能近的位置探測(cè)中等質(zhì)量黑洞，成為確定中等質(zhì)量黑洞存在證據(jù)鏈的最后一環(huán)。”論文共同第一作者兼通訊作者、中國科學(xué)院國家天文臺(tái)/中國科學(xué)院大學(xué)副教授黃樣說。

中國科學(xué)院國家天文臺(tái)研究團(tuán)隊(duì)分析，若中等質(zhì)量黑洞存在，當(dāng)它與鄰近的雙星系統(tǒng)近距離相遇時(shí)，其強(qiáng)大的引力會(huì)像彈弓一樣，將雙星系統(tǒng)中的一顆恒星高速彈射出去。他們借助蓋亞衛(wèi)星和郭守敬望遠(yuǎn)鏡等的觀測(cè)數(shù)據(jù)，篩查出近千顆高速“飛奔”的恒星以及銀河系中百余個(gè)球狀星團(tuán)，意外發(fā)現(xiàn)編號(hào)為J0731+3717的恒星在2000萬年前，以每秒550公里的速度從球狀星團(tuán)M15中彈射而出。

這顆被彈飛的恒星還攜帶了與M15完全一致的化學(xué)成分和年齡特征。天文學(xué)家計(jì)算，要讓恒星達(dá)到這種極速，必須有一個(gè)相當(dāng)于2000個(gè)太陽質(zhì)量的物體在距離它僅1倍日地距離的位置施加引力。“這個(gè)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，這里潛伏著一個(gè)中等質(zhì)量黑洞。”黃樣說，這一發(fā)現(xiàn)就像在星團(tuán)中心抓到了正在“作案”的“宇宙彈弓手”，打通了中等質(zhì)量黑洞存在證據(jù)鏈的最后一環(huán)。 ( 陸成寬)