银河系第二大黑洞被发现：数十万倍太阳质量

　　天文学家们利用Nobeyama 45-m射电望远镜在银河系中心附近检测/观测到了一个看不见的黑洞存在的迹象，它的质量是太阳的数十万倍。研究团队猜测这个可能的中型黑洞是探索位于银河系中心的超大型黑洞起源的关键。

　　由日本庆应大学教授Tomoharu Oka所带领的天文学家团队发现了一个名为CO-0.40-0.22的神秘气体云(gas cloud)，它距离银河系的中心只有200光年。使得CO-0.40-0.22不同寻常的是它具有范围很广的速度弥散(velocity dispersion)：即云中包含着速度差异范围非常大的气体。研究团队用了两种射电望远镜发现的这种神秘的现象：日本的Nobeyama 45-m射电望远镜与智利的ASTE望远镜，都是由日本国立天文台所操作的。

　　为了探明更精细的构造，团队人员再次利用Nobeyama 45-m射电望远镜去观测了CO-0.40-0.22，并从18种原子中获得了21个发射谱线(emission line)。结果表明，这片云是椭圆形并且由两种成分组成：一种非常紧凑但是密度很低且速度弥散度高达100km/s，另一种非常稠密延范围长达10光年但是速度弥散度较低。

　　是什么使得这片星云的速度弥散范围如此之广?云的内部没有空洞，而且X射线与红外线观测均未发现致密天体，这些特点表明速度弥散不是由局部的能量输入比如超新星爆发所导致的。

　　这个团队对因很强的重力源(gravity source)而被抛出的气体云进行了一个简单的模拟。在模拟中，气体源最开始被重力源所吸引，并且越接近重力源它们的速度就越快，在最靠近的时候速度达到了最大。在那之后，气体云继续运动逐渐远离重力源并开始逐渐减速。研究团队发现与被观测到的数据最为相符的模型是在半径为0.3光年的区域用了比太阳重10万倍的重力源。“考虑到X射线以及红外观测中没有发现致密天体”，发表在《天体物理杂志通讯》(Astrophysical Journal Letters)上的论文的第一作者Oka解释说“据我们所知，最适合解释此情况的致密天体就是黑洞。”

　　如果这是事实，那这就是中型黑洞的第一次被发现。天文学家已经知道两种大小的黑洞：由非常大的恒星大爆炸之后形成的恒星型黑洞(stellar- mass black holes)，以及常在银河系中心被发现的超大型即SMBH(supermassive black hole)。超大型的质量是太阳的几百万或几十亿倍不等。我们虽然已经发现了一些超大型，可是没人知道它们是如何行成的。一种猜测是它是吸收了许多中型黑洞而成，可问题在于至今为止仍未发现中型黑洞存在的决定性证据。距离SgrA*(一个位于银河系是太阳重量四百万倍的超重黑洞)只有200光年的星云CO-0.40-0.22如果真的包含黑洞，就可以为超大型黑洞是由中型黑洞形成的假说提供依据。

　　这些结果为利用射电望远镜探索黑洞开辟了一个新的方向。最近的观测表明有许多类似CO-0.40-0.22的速度弥散较广的致密星云。团队成员认为其中一些或许含有黑洞。一项研究表明银河系中有上亿的黑洞，但是X射线观测目前只发现了几十个。大多数黑洞或许很“黑”并且不管用什么波长都很难直接看到。“用射电望远镜来观测气体运动给黑洞的研究提供了辅助性的方法。”Oka说。“正在进行中的利用Nobeyama 45-m对银河系大范围的调查观测以及用阿塔卡玛大型毫米波天线阵即ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)对附近星系进行的高分辨率观测，利用它们寻找，可能大幅度增加疑似黑洞的数量。”

　　这些结果以Oka等人的名义被发表在2016年1月1日的《天体物理杂志通讯》(Astrophysical Journal Letters)，论文题目为“我们所处星系的中央分子带存在中介质量黑洞的信号(Signature of an Intermediate-Mass Black Hole in the Central Molecular Zone of Our Galaxy)”。团队成员包括Tomoharu Oka, Reiko Mizuno, Kodai Miura, Shunya Takekawa，均来自庆应大学。

　　这项研究由日本学术振兴会即JSPS(Japanese Society for the Promotion of Science)的科学研究补助金(Grant-in-Aid for Scientific Research)(C)No.24540236所支持。

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