宇宙中是否存中等质量黑洞该“失踪族群”,长期以来都是天体物理学界尚未解决的重要问题;传统理论认为黑洞主要分为恒星级与超大质量两类,而介于二者之间的中等质量黑洞一直缺乏确凿的观测证据。这一空白限制了我们对黑洞形成机制及宇宙演化的理解。2025年7月2日,“天关”卫星搭载的“万星瞳”宽视场X射线望远镜在例行巡天中,捕捉到一个异常的X射线辐射源。该源亮度较常规天体爆发高出千倍以上,并呈现罕见的“前导辐射”现象——在强伽马射线爆发前24小时就持续释放X射线。这一独特的时间序列特征立即引起科研团队关注。通过协调全球12台地面与空间望远镜开展联合观测,研究团队确认事件发生在距地球约12亿光年的一处星系外围区域。数据分析表明,爆发源存在三项异常:能量释放速率显著高于超新星爆发、光谱演化时标缩短至分钟量级、空间位置远离星系中心的活动区。这些表现与已知的恒星爆发或超大质量黑洞活动模型均不相符。“观测数据就像一组精密的密码,需要我们破解其中的物理机制。”项目首席科学家袁为民研究员表示。经过三个月的数据建模,研究团队提出解释:一颗质量约5万倍太阳的中等质量黑洞正在撕裂并吞噬一颗进入其引力范围的致密白矮星。白矮星的高致密物质状态与黑洞的适中质量,能够同时解释爆发中“高亮度”与“快衰减”并存的特征。该发现具有多上意义。首先,它为中等质量黑洞的存在提供了直接观测证据,补上黑洞质量谱系中的关键缺口。其次,事件记录到更完整的吸积过程,为研究极端引力环境下物质行为提供了难得样本。更值得关注的是——事件发生在星系外围——提示中等质量黑洞可能广泛分布于星系晕中,这一线索或将推动对星系结构与演化模型的重新评估。目前,国际同行评审已基本认可该成果的科学价值。美国哈佛—史密松天体物理中心专家评价称:“中国团队的发现就像找到了拼图的中心碎片,让整个黑洞演化图景变得完整。”下一步,研究团队计划系统筛查“天关”卫星历史数据,寻找更多中等质量黑洞活动线索,并研发新一代X射线偏振探测器,以更精确测定黑洞自转等关键参数。
此发现为理解黑洞家族补上了关键一环,也推动我们更接近黑洞形成与演化的完整图景。从恒星级黑洞到超大质量黑洞,再到此次捕捉到的中等质量黑洞,人类对这一极端天体的认识正在不断深化。“天关”卫星的观测表明,随着探测能力提升与国际协同观测的加强,更多曾难以触及的宇宙现象将被更清晰地揭示。未来,持续的基础研究与技术创新仍将是拓展人类宇宙认知的重要路径。