清大發現極罕見「中等質量黑洞」研究成果登上美國太空總署官網

清大天文所教授江國興（左）指導博士生張怡琪，與國際團隊合作，提出罕見的中等質量黑洞候選者。圖／清大提供

國立清華大學天文所教授江國興帶領的國際研究團隊，發現一正在吞噬恆星的「黑洞候選者」，該類中等質量黑洞被稱爲黑洞家族失落的拼圖，在天文觀測中極罕見，該研究成果日前已發表於權威《天文物理期刊》（The Astrophysical Journal），更登上美國太空總署（NASA）官網，獲得國際重視。

清大表示，由於黑洞本身不會發光，科學家僅能透過周圍物質變化推測其存在。目前已知的黑洞主要有兩種，小黑洞的質量約是十幾顆到上百顆太陽，而超大質量黑洞，則可達上百萬甚至上億顆太陽，介於兩者間的「中等質量黑洞」卻幾乎沒有直接證據，被喻爲黑洞演化拼圖中失落的一塊。

江國興指出，該發現起因於一次異常增亮，NGC 6099 HLX-1光源位在武仙座，距離地球約4.5億光年，2009年首度被錢德拉X光望遠鏡觀測到，2012年亮度暴增逾100倍，之後逐年轉弱。他回憶：「這個天體忽然特別亮，讓我開始注意到它。」

第一作者、清華天文所研究生張怡琪則補充，這種劇烈的亮度訊號通常出現在星系中央，與超大質量黑洞有關，但這顆位於星系外圍的天體卻釋放出罕見的超亮X光訊號，符合理論中對中等質量黑洞的預期。又中等質量黑洞不像超大質量黑洞長期發出強烈光芒，也不像小黑洞數量多、容易被觀測到，中等質量黑洞只有在「進食」時纔會短暫發出X光訊號，讓天文學家有機會捕捉。

爲了確認這顆天體，研究團隊運用哈伯太空望遠鏡、錢德拉X光望遠鏡，以及歐洲太空總署XMM-Newton望遠鏡，耗時約3年進行觀測。結果顯示，NGC 6099 HLX-1在2012年X光訊號的溫度高達約300萬度，符合黑洞撕裂恆星時的高溫現象、亮度也達最高峰。更重要的是，其周圍存在密集的恆星羣，宛如「自助餐廳」，爲黑洞提供食物來源。

除了X光數據，團隊也從可見光找到線索，天體周圍觀測到的藍光，顯示可能來自黑洞附近高速旋轉物質的溫度變化；紅光則與周圍密集的星羣相關，跨波段證據相互印證，排除了單顆恆星或其他天體的可能性，也使天體成爲中等質量黑洞的有力候選者。

團隊指出，該中等質量黑洞仍是一個「候選者」，需要更多觀測驗證，但成果已是探索黑洞的重要里程碑，顯示黑洞不只出現在星系中心也可能出現於外圍，有助理解黑洞的形成與成長。

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