（北京21日讯）由于目前仅发现少数有争议的候选体，介于恒星级黑洞和超大质量黑洞之间的中等质量黑洞是否存在，长期以来一直困扰著天文学家。不过，中国科学院国家天文台周五发布消息说，该台研究人员领衔多家科研机构合作团队进行的最新研究，发现“隐匿”已久的中等质量黑洞存在的直接证据。
中新社报导，研究团队基于欧洲太空总署（ESA）的盖亚太空望远镜（Gaia）、中国郭守敬望远镜（大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜，LAMOST）等多个光谱巡天数据，分析了近千颗高速星及银河系百余个球状星团的轨道演化，发现编号为J0731+3717的高速星在约2000万年前，以接近每秒550公里的超高速度，从球状星团M15中被弹射。
这一极高的弹射速度最可能源于“引力弹弓效应”（希尔机制），从而为球状星团M15中心存在中等质量黑洞，提供了有力的动力学证据。
这项黑洞领域重磅发现研究，由中国科学院国家天文台/中国科学院大学的黄样副教授，联手同事和中国科学院云南天文台、北京大学等合作伙伴共同完成。相关成果论文在最新一期学术期刊《国家科学评论》，作为封面文章发表。
黄样表示，随著盖亚太空望远镜、郭守敬望远镜等地面大规模光谱巡天数据的不断积累，预计在不久的将来至少还能发现数颗与J0731+3717一样，从球状星团中弹射出来的高速星，这将极大推动对“神秘”中等质量黑洞的理解。
他说，球状星团被认为是中等质量黑洞最理想的潜藏场所。由于球状星团中心极高的恒星密度，中等质量黑洞可以通过两种方式形成：一是恒星的反复并合形成一个（超）大质量恒星后，再塌缩成中等质量黑洞（快速模式）；二是一些恒星级小黑洞的反复并合，形成一个中等质量黑洞（慢速模式）。
发现“引力弹弓效应”弹射的高速星
在这次的研究中，研究团队通过对盖亚太空望远镜、郭守敬望远镜等数据发现的近千颗高速星及银河系中百余个球状星团，进行详细的轨道回溯。研究发现J0731+3717在约2000万年前以接近550每秒550公里的超高速度，从球状星团M15中弹射而出。同时，该高速星还有著与球状星团M15高度一致的化学丰度和年龄。
黄样指出，自球状星团中弹射如此高速的恒星，就需要一个密近双星从数千个太阳质量的中等质量黑洞的一个天文单位附近经过时，被强大的潮汐力撕开，一颗星被黑洞捕获，而另外一颗星则被高速弹出。
这个独特的发现利用“引力弹弓效应”，首次把数千个太阳质量限制在几个天文单位之内，不可能是数千个中子星或恒星级黑洞，而只能是一个黑洞，即M15中心确实存在一个中等质量黑洞。
因此，这项研究通过发现首颗因球状星团中“引力弹弓效应”弹射的高速星J0731+3717，打通了中等质量黑洞存在证据链的最后一环。
