这个沉默的怪物中等质量黑洞发出的光比一百万个太阳还亮

哈勃太空望远镜拍摄的一对星系图像：NGC 6099（左下）和NGC 6098（右上）。紫色斑点描绘了紧凑星团的X射线发射。X射线是由一个中等质量的黑洞撕裂恒星产生的。来源：科学：美国国家航空航天局、欧洲航天局、CXC、Yi-Chi Chang（国立清华大学）；图像处理：Joseph DePasquale（STScI）

（蜘蛛网eeook.com）据今日科学新闻：在广阔的、布满恒星的空间中，隐藏在气体和时间的面纱后面，存在着如此密集、如此沉默、如此极端的实体，以至于连光都无法逃脱它们的引力。黑洞，曾经只是理论和宇宙民间传说中的东西，已经成为天文学一些最激动人心的发现的心脏。大多数人只知道它们对周围世界的影响——它们如何弯曲光线、拉扯恒星，或者在极少数情况下，以壮观、明亮的暴力将它们撕裂。

宇宙戏剧的一个这样的时刻现在让一个特别难以捉摸的野兽进入了视野：一个可能的中等质量黑洞，一个潜伏在极端之间的罕见生物。它在进食时被当场抓住，为一个长期存在的天文谜团提供了一个短暂的窗口——现在，世界上最强大的望远镜已经联手讲述了它的故事。

几十年来，天文学家为黑洞家族绘制了一幅双色肖像。一边是恒星质量黑洞，这是大质量恒星向内坍缩的最终产物。另一个是超大质量黑洞，它们是位于星系中心的庞然大物，重量是我们太阳的数十亿倍。但第三类，在逻辑上应该介于两者之间，在很大程度上仍然是不可见的：中等质量黑洞，或IMBH。

IMBH的质量在几百到几十万太阳质量之间，不仅罕见；它们天生难以捉摸。它们不会像它们较大的表亲那样向宇宙尖叫，也不会出生得足够频繁，无法实时捕捉。除非幸运或命运，它们在进食时被抓住，否则它们不会释放出大量的辐射。

现在，也许是观测史上第二次或第三次发现这样一个难以捉摸的物体——不是因为它的沉默，而是因为它突然发出的灼热的叫声。欢迎来到NGC 6099 HLX-1。

星系NGC 6099位于大力神星座，距离地球约4.5亿光年，是一个安静的巨型椭圆星系，其中心大部分处于休眠状态。它的核心可能有一个超大质量黑洞，现在处于静止状态，缺乏燃料。但在距离银河系中心约40000光年的外边缘，黑暗中等待着一个惊喜。

2009年，美国国家航空航天局的钱德拉X射线天文台在银河系外围探测到一个明亮、不寻常的X射线源。这个来源不是来自预期的中心，而是来自大多数天文学家认为不会去寻找的区域。某种强大的、炽热的东西正在向宇宙注入能量——钱德拉敏锐的眼睛捕捉到了它的第一缕光芒。

多年的后续观测，包括来自欧洲航天局XMM-Newton和美国宇航局哈勃太空望远镜的数据，最终揭示了可能的罪魁祸首：一个紧凑、恒星密集的星团，它可能是迄今为止中等质量黑洞的最佳候选者之一。

黑洞，无论质量如何，在空闲时都很难被探测到。但当一颗恒星靠得太近时，故事就会发生巨大的变化。这颗恒星被黑洞巨大的引力场拉伸、撕裂和撕碎，这一过程被称为潮汐破坏事件（TDE）。来自恒星的气体向内螺旋，加热到数百万度，并发出强大的辐射——最引人注目的是X射线。

这似乎发生在NGC 6099的郊区。X射线信号与材料加热到300多万度的温度一致，直接指向经典的TDE特征。在接下来的十年里，黑洞的亮度上升，在2012年左右达到峰值，并在2023年缓慢下降。

这个神秘的源，现在被命名为NGC 6099 HLX-1（“超发光X射线源1”），成为了人们着迷的对象。在它短暂的暴饮暴食时刻，它为科学家们提供了一把可能的钥匙，解开天体物理学中最持久的谜题之一：黑洞是如何生长的，以及星系是如何与它们一起生长的。

哈勃望远镜将目光转向HLX-1时所看到的同样具有启示性。在黑洞周围，它探测到一个紧凑的恒星团，紧紧地聚集在一个只有几个光月宽的区域。这些恒星并不是随机分散的——它们挤在一起，以一种更容易发生恒星相遇和破坏的方式挤在一起。

生活在这样一个社区的黑洞有足够的机会进食。一颗不幸的恒星，如果靠得太近，可能会提供多年的明亮X射线活动。这可能正是HLX-1所做的：它撞上了一颗被捕获的恒星，将其撕裂形成了一个等离子体盘，当它向内盘旋时，等离子体盘会加热。当气体盘旋、冷却或以波浪形式落向事件视界时，这个圆盘可能会随着亮度的变化而闪烁。

清华大学的张一智和意大利国家天体物理研究所的罗伯托·索里亚等科学家一直在仔细研究这个故事。索里亚沉思道：“如果IMBH正在吞噬一颗恒星，那么吞噬恒星的气体需要多长时间？”。“2012年比2009年亮了大约100倍。现在它正在消退。这是结束，还是只是暂停？”

悬念是真实的。天文学家现在正在等待HLX-1是否会再次爆发，也许还会再吃一点零食。如果真是这样，这将进一步证明这是一个真正的IMBH，甚至可能是一个在星系晕中自由运行的IMBH。

HLX-1的发现不仅仅是一个激动人心的一次性事件，它可能是一个更大的故事的一部分。IMBH被认为在超大质量黑洞的形成中起着至关重要的作用，但我们还没有确切地了解它是如何形成的。两种主流理论相互竞争。

有人认为IMBH是更大黑洞生长的“种子”。在宇宙时间里，随着星系的合并和演化，它们的中心黑洞可能会碰撞和结合——就像星系本身一样。一个被较大星系吞噬的小星系会带来它的IMBH，IMBH最终会落向中心，并增加超大质量黑洞的质量。

第二种理论采取了更戏剧性的路线：一些超大质量黑洞不是通过缓慢的组装形成的，而是通过早期宇宙中巨大气体云的直接坍缩形成的。这些云并没有形成恒星，而是变得如此巨大和不稳定，以至于它们立刻坍缩成黑洞。

美国国家航空航天局詹姆斯·韦伯太空望远镜的数据支持了这一观点，该望远镜发现了早期宇宙中的黑洞，与周围的星系相比，这些黑洞似乎不成比例地大——这种不平衡对缓慢增长模型提出了挑战。

但可能存在观测偏差：我们可能只看到最亮、质量最大的黑洞，因为较小的黑洞太微弱，无法在远距离探测到。

如果我们要真正了解黑洞是如何进化的，天文学家需要更多的例子——更多的黑洞在吃饭时被捕获。潮汐破坏事件，如据信发生在HLX-1上的事件，可能很少见，但它们是信息的金矿。每一个都有助于建立一张统计图，显示这些中量级生物隐藏在哪里，它们多久进食一次，以及星系——尤其是巨型星系——是如何聚集它们巨大的心脏的。

然而，像钱德拉和XMM-Newton这样的望远镜只能观测到天空的一小部分。这使得寻找这些罕见事件有点像在阴天的夜晚寻找烟花——有些烟花在那里，但大多数都是看不见的。

这就是智利维拉·C·鲁宾天文台（Vera C.Rubin Observatory）发挥作用的地方。鲁宾预计将通过其全天空观测彻底改变天文学，他将每晚观测大片天空，能够捕捉到恒星被看不见的怪物撕裂时发出的微弱光。哈勃、钱德拉和韦伯的后续观测可以揭开这些层——识别星团、闪烁的X射线、松散的IMBH的冒烟枪。

黑洞不仅仅位于理解的边缘；它们是变革的引擎。从触发恒星形成到塑造星系演化，它们的影响是巨大的。然而，在许多方面，我们仍然只是刚刚开始了解它们。

NGC 6099 HLX-1的发现为我们提供了一个罕见的机会，让我们得以一窥宇宙结构中看不见的一层。它低语着黑洞在银河系光晕中漂移，等待、徘徊，在机会出现时吞噬。它暗示了一个隐藏的中等质量黑洞群体——一些是早期星团的副产品，另一些是古代星系碰撞的幸存者。

最诱人的是，HLX-1提醒我们，宇宙并没有结束讲述它的故事。我们只是在学习如何更好地倾听。

黑洞的光线现在正在变暗。这一刻已经过去了——就目前而言。但在那里的某个地方，在恒星之间的寂静中，另一个黑洞在搅动。另一颗恒星离得太近了。另一个信号开始了其4.5亿年的地球之旅。

望远镜将等待。科学家们将拭目以待。天空会一如既往地说话——如果我们有耐心听的话。

参考文献：Yi-Chi Chang等人，NGC 6099附近超亮X射线源的多波长研究：强IMBH候选者，天体物理学杂志（2025）。DOI:10.3847/1538-4357/adbbee