互动科普

天文学家利用日本国立天文台野边山射电天文台（Nobeyama Radio Observatory）的45米口径望远镜发现了来自黑洞的信号。这个黑洞位于银河系的中心区域，质量约为太阳的10万倍。以日本庆应大学冈朋治为首的研究团队认为，这个中等质量的黑洞是进一步了解银河系中心那个超级黑洞来源的关键！(银河中心的超级黑洞是指人马座A*，即Sgr A，被认为超过400万个太阳质量）

研究团队最初观测到的是一团神秘的气体云，叫做CO-0.40-0.22，距离银河系的中心仅有200光年。气团CO-0.40-0.22之所以引起科学家的注意，是因为它的速度弥散度宽得令人惊异：即气体云中的气体运动速度相差极大。科研团队通过位于日本的野边山射电天文台和位于智利的阿塔卡马亚毫米波实验望远镜（Atacama Submillimeter Telescope Experiment，ASTE）进行观测时都发现了这个神秘的现象。

是什么导致如此之宽泛的弥散速度呢？气体云中间并没有超新星爆发产生的空洞呀。此外，X射线和红外线观测均显示其中没有致密天体。这说明，宽泛的弥散速度并非该区的能量输入（如超新星爆发）引起的。

研究团队对气体云进行了简单的模拟，假设其被一个强大的引力源所搅动。在模拟中，气体云先是被引力源吸引，越接近引力源，气体云的速度就越快，并在最接近的一点达到速度最大值。随后，气体云经过引力源后，速度渐渐下降。研究人员发现，以10万倍太阳质量的引力源在半径0.3光年的范围内的模拟数据与观测数据最为相符。“由于X射线和红外线观测均未发现致密天体，以我们现在对宇宙的了解来看，最有可能的答案是，这是一个质量中等的黑洞。”冈朋治说道。

如果真是这样，这将是我们第一次发现一个质量中等的黑洞。为何这么说呢？此前，天文学家已经对两类黑洞有所了解：一类是恒星级的黑洞（小黑洞)，多是由大质量恒星爆炸而产生的；另一类是特大质量黑洞（supermassive black hole，SMBH）多位于星系的中心。特大质量黑洞一般为太阳质量的几百万乃至数十亿倍。虽然我们已经发现了几个这样的超级黑洞，但始终不知道这些大块头是怎样形成的。有一种推测认为其是由多个中型黑洞聚合而成。但问题是至今都没有可靠的观测证据证明这些中型黑洞的存在。如果与人马座A*仅隔200光年之遥的气体云CO-0.40-0.22，真的包含一个中等质量的黑洞，那无疑是对上述假设的最强有力的支持。

且先不说是不是有中型黑洞，观测结果已经为使用射电望远镜观测黑洞打开了一扇新的大门。很多发现都证实宇宙中存在大量类似CO-0.40-0.22的宽速度弥散致密气体云。一项研究表明，银河系中应该有上亿个黑洞，而通过X射线至今只观测到了十几个。大部分的黑洞也许真的是“黑”的，在任何波段都难以被发现。“利用射电望远镜观测气体运动，也许为寻找黑洞提供了另一种方法。”冈朋治说道。研究结果于2016年元旦发表于Astrophysical Journal Letters上。

银河系第二大黑洞艺术想象图  图/冈朋治

（本文发表于《科学世界》2016年第4期）