中国科学院首次提供中等质量黑洞存在的直接动力学证据
时间：2025-03-07 05:50
小编：小世评选
2月27日消息，中国科学院国家天文台与多个科研机构携手，通过对银河系球状星团M15中的一颗高速恒星J0731+3717进行深入分析，为中等质量黑洞存在提供了前所未有的直接动力学证据。这一发现不仅是一项重大的科研突破，同时也为黑洞演化理论的研究打开了新的篇章，标志着在这一领域的研究取得了实质性进展。
研究团队利用了来源于欧洲航天局的盖亚空间探测器和我国的郭守敬望远镜（LAMOST）的数据，对近千颗高速星的运动轨迹进行了仔细的追踪与分析。在这项研究中，科研人员特别关注了高速星J0731+3717。该星体在2000万年前以高达550公里每秒的惊人速度，从M15球状星团中被弹射而出，这一速度相当于两分钟内绕地球赤道奔跑1.7圈。通过对其轨道的精准回溯，研究人员确认了这颗恒星的化学成分和年龄与M15星团的特性高度一致，从而排除了其他天体之间相互干扰的可能性。
这一现象的产生，很可能与“引力弹弓”效应密切相关。研究团队通过数值模拟分析发现，当一个密近双星系统靠近中等质量黑洞（其质量范围约为1700-3200倍太阳质量）时，双星系统中的一颗恒星将会被黑洞的潮汐力所撕裂，从而造成另一颗恒星被加速逃逸。这种动态过程不仅验证了中等质量黑洞的存在，也排除了大量中子星的可能性，使得这一黑洞模型更为可信。这一研究成果近期以封面文章的形式发表于《国家科学评论》，引起了广泛关注。
中等质量黑洞被认为是恒星级黑洞（10-100倍太阳质量）和超大质量黑洞（10^6-10^10倍太阳质量）之间的重要过渡阶段，质量范围在10^3到10^5倍太阳质量之间。尽管科学界过去曾提出过数个中等质量黑洞候选体，但它们的质疑及争议依然存在，这使得中等质量黑洞的直接观察和确认变得更加迫切。此次的研究成果打破了这一领域的技术壁垒，为科学界提供了贯穿黑洞演化全过程的证据链，对未来的天文学研究有着重要的意义。
值得注意的是，在这项研究中所使用的郭守敬望远镜已累计获取超过千万条恒星光谱，构建了全球最大的光谱数据库。这一宝贵的数据资源为对高速恒星的溯源研究提供了强劲支持，展现了我国在天体物理学领域的科研实力。同时，这一发现的实现也标志着中国在中等质量黑洞观测领域取得了新的进展，逐步打破了西方在黑洞研究方面的主导地位。
展望未来，随着盖亚空间探测器与郭守敬望远镜等一系列地面大型光谱巡天数据的不断积累，研究团队有望陆续发现更多类似J0731+3717的高速星体。这将进一步提升我们对中等质量黑洞的认知，并可能促进对黑洞形成与演化过程的全新理解，同时推动相关领域的研究进程，扩展人类对宇宙的认识。
中国科学院最新的研究成果不仅在理论上为黑洞物理学增添了新的层面，也在实践中开辟了更为广阔的探索空间，让我们对星系的演变、黑洞的形成及其与周围环境的互动有了更深入的理解。这一发现是现代天文学中的一块重要拼图，如何将这一研究成果广泛应用到未来的宇宙探索中，将是科学家们面临的重要挑战。
