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潮汐干扰事件是发现这些中等质量黑洞的最佳途径。

哈勃和钱德拉联合拍摄的NGC 6099和HLX-1的照片。（图片来源：NASA，ESA，CXC，张亦骐；图像处理：Joseph DePasquale （STScI））

一个流氓黑洞（即中等质量黑洞）被目击到正在干扰一颗以遥远星系的光环为轨道运行的恒星，这都归功于哈勃空间望远镜和钱德拉X射线天文台的观察。但实际上，由于存在相互矛盾的X射线测量，我们仍然不知道这个黑洞与这颗恒星之间发生了什么。

黑洞有不同的大小等级，其中尺度最小的是恒星质量黑洞，它诞生于超新星爆炸所产生的灰烬；尺度最大的是超大质量黑洞，它们潜伏在星系的心脏，质量可以达到太阳的几百万倍甚至几十亿倍。介于二者之间的就是中等质量黑洞，它们的质量大约在几百到十万太阳质量不等。

“这呈现了黑洞从恒星质量到超大质量演变过程中始终缺失的关键一环。”张亦骐这样说明。

问题在于，中等质量黑洞的发现是很有难度的，可能是因为它们并不像超大质量黑洞一样活跃，也不像它的祖先恒星变成超新星时形成的恒星质量黑洞一样显而易见。

但偶尔，中等质量黑洞会在引发潮汐破坏事件时展现出非凡的活力。当恒星或气体云距离黑洞太近的时候，引力潮汐力会把恒星或气体云强制撕裂，并产生X射线的爆发。

在2009年，钱德拉观测到了异常的X射线。它在距离名为NGC6099的巨椭圆星系约40000光年的区域，与我们相距4.53亿光年。这个明亮的新X射线源被称作HLX-1，X射线光谱表明，它有540万华氏度（300万摄氏度），这一温度也与激烈的潮汐干扰事件相符合。

这张哈勃望远镜拍摄的图像展示了一对星系：NGC 6099（左下）和NGC 6098（右上）。标记为HLX-1的白点是紧致星团位置的可见光成分，中等质量黑洞正在撕裂一颗恒星。（图片来源：NASA，ESA，张亦骐，J. DePasquale (STScI)）

关于这件事，有两种可能的解释。第一种是哈勃望远镜的天体光谱展示了一个小而紧密的星团，它们正涌向黑洞。这个黑洞曾经可能是一个被削弱的矮星系的核心，它就像圣诞礼物一样，被更大的NGC6099的引力潮汐力解开。这个过程会偷走矮星系里所有的恒星，留下一个自由漂浮的黑洞，只剩下一小群紧密的恒星陪伴着它。但这个星团最后也会沦为一个“恒星食品储藏室”，被黑洞慢慢享用。

无疑，一场潮汐破坏事件也包含了钱德拉和哈勃望远镜所目击到的某颗恒星，但是这颗恒星完全被摧毁了吗？有一种可能性是，这颗恒星在高椭圆轨道上运行，并且就在它的近日点（距离黑洞最近的点），一部分质量被撕裂了——但是这颗恒星勉强又活了一天。这也许能够解释X射线的光度曲线：2009年开始，这颗恒星正向着近日点运行；2012年达到峰值亮度，这时它正处在近日点；2023年的最新测量结果是由于这颗恒星正在距离黑洞最远的位置，因此并不太能受到它的影响。我们或许可以期待，等它下一次运行到近日点时，仍会有一次X射线的爆发。

然而，还有一个备择假设：这颗恒星可能每次都被剥离一部分，在黑洞周围形成一股物质流。

当钱德拉第一次探测到潮汐干扰事件中的X射线发射时，物质流正开始自我缠绕，这种自相交行为引发了热冲击，产生了X射线。随后，2012年的测量数据应该是一个成熟的热气体吸积盘，那时的恒星已经完全被撕裂了。圆盘内的物质会螺旋进入黑洞的吞噬区，从而逐渐耗尽这个圆盘，这或许能够解释为什么2023年的X射线光度会大幅降低。

分辨出正确的情景需要进一步的监控。

意大利国家天体物理研究所的罗伯托·索里亚，是一项有关HLX-1观测研究的共同作者，他这样说道：“中等质量黑洞在吞噬一颗恒星时，要花费多少时间才能吞没这颗恒星的全部气体呢？在2009年，HLX-1还相当明亮；到了2012年，它又明亮了近百倍；之后它又再次黯淡下去。所以现在我们需要等，看看它是否还会多次发光，或者它是否只有一次开始、一次高峰，现在它会一直下降，直到消失。”

对HLX-1这样的中等质量黑洞做新的观测，能够帮助我们更好地理解它们在黑洞生态系统中扮演的角色。有一个模型认为，超大质量黑洞可能是由许多个中等质量黑洞合并而来，但是没有人知道中等质量黑洞在宇宙中有多常见。

“所以如果我们足够幸运，我们会发现更多自由漂浮的黑洞因潮汐破坏事件而突然变得像X射线一样明亮，”索里亚说，“如果我们做一个统计学研究，可能就会发现有多少这样的中等质量黑洞存在，它们多久破坏一颗恒星，以及更大的星系如何通过聚集小的星系来成长。”

Alas、钱德拉、XMM-牛顿X射线空间望远镜、哈勃望远镜都只有小的观察视野，也就是说，它们只能观测到一小块天空。因为我们不知道临近的潮汐干扰事件会在哪里出现，我们的空间望远镜在准确的时间、准确的位置观测到这些现象的机会是很少的。

实际上，钱德拉在2009年就是被幸运眷顾了。

所幸，我们现在有帮手了。薇拉·鲁宾天文台从今年晚些时候将会完全上线，开始一场长达十年的“全天巡天”。到那时候，观测潮汐干扰事件的闪光对它来说就是小菜一碟。一旦它发现这样的事件，哈勃望远镜和钱德拉就会知道该去什么位置进行观测和持续追踪。迄今为止，中等质量黑洞一直在隐藏它的身影，但这样的日子马上就要结束了。

BY:Keith Cooper

FY:豆浆油条

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