馬里蘭大學(University of Maryland)的天文學家們,在一個宿主星系遠離其中心的位置,發現了一個休眠的超大質量黑洞。這項發現是科學家首次在距離星系核心如此遙遠的地方,找到一個不活躍的黑洞。
由於這個黑洞沒有積極吞噬物質,它本來會保持隱形。它的位置僅在它撕裂一顆經過的恆星時才被揭露,產生了一陣短暫但強烈的光芒。這項研究結果於 2026 年 7 月 27 日發表在《天文物理期刊通訊》(The Astrophysical Journal Letters)。
「這是一個新穎的結果。新奇之處在於,直到現在,我們都假設超大質量黑洞存在於巨大星系的中心,」研究的共同作者、馬里蘭大學天文學副教授 Suvi Gezari 表示。「這項發現將產生巨大影響。這意味著我們將會發現更多遊蕩黑洞的例子,並且我們可以了解星系及其黑洞是如何隨著時間合併和增長的。」
**一個長期預測的遊蕩黑洞**
科學家們長期以來一直預測,有些黑洞可能在星系碰撞和合併過程中被移向星系的外部區域。這些天體通常被描述為「遊蕩」黑洞。
找到它們極其困難。許多黑洞是靜止的,這意味著它們沒有吞噬附近的物質,也沒有產生可偵測到的光。因此,它們可以穿過星系外圍而不被地球上的望遠鏡注意到。
研究人員首先使用 Zwicky 暫態設施(Zwicky Transient Facility, ZTF)偵測到這個靜止的黑洞,該設施「搜尋整個宇宙」,根據研究的主要作者 Robert David Stein 的說法。Stein 是聯合太空科學研究所(Joint Space-Science Institute)的 Neil Gehrels 獎博士後研究員,該研究所是馬里蘭大學天文學和物理學系與美國國家航空暨太空總署(NASA)戈達德太空飛行中心(GSFC)的研究合作夥伴。
**人工智慧發現恆星閃焰**
ZTF 使用位於加州聖地牙哥郡帕洛馬天文台(Palomar Observatory)的兩架望遠鏡,每兩天掃描一次整個北半球的天空。該天文台每晚記錄數十萬個變化的天體事件,使得研究人員無法逐一檢查每個事件以尋找黑洞的跡象。
為了處理如此龐大的數據量,研究團隊創建了一個人工智慧(AI)程式,該程式經過訓練,能夠識別出黑洞摧毀恆星時產生的獨特光學模式。這種被稱為潮汐瓦解事件(tidal disruption event)的現象,發生在恆星離黑洞太近,以至於被黑洞的引力撕裂時。
天文學家們已經記錄了許多發生在星系中心附近的潮汐瓦解事件。新的 AI 系統被設計用來搜尋整個天空中的同類閃焰,包括遠離星系中心的區域。
馬里蘭大學的研究人員於 2025 年 8 月開始運行該程式。僅僅三個月後,它就識別出了導致他們發現遊蕩黑洞的事件。
「我清楚地記得我們發現它的那一刻。那天是星期六,大家都很興奮地傳訊息。我們放下所有事情,開始觸發各種其他儀器來獲取更多數據,」Stein 說。「我們當時並不確定是否會這麼快就成功,所以我們這麼快就找到了一個,真是太令人驚訝了。」
**遠離星系中心的超大質量黑洞**
這個黑洞位於距離其星系中心 9.3 千秒差距(約 3 萬光年)處。它的質量與位於銀河系中心的超大質量黑洞相當。
根據研究的共同作者、馬里蘭大學天文學教授 Sylvain Veilleux 的說法,這個天體特別令人費解的是,它周圍似乎沒有可見的星系。
「有一個這麼大的黑洞在星系外面,這讓我感到驚訝,」他說。「它周圍應該有一個類似銀河系的物體——而這顯然不是這樣。」
研究人員認為,這個黑洞的異常位置可能與過去的星系碰撞有關。
一種解釋是,一個大星系吞噬了一個較小的伴星系。隨著時間的推移,較大的星系可能剝離了較小星系幾乎所有的恆星,只留下其緻密的中心核心和黑洞。
另一種可能性涉及更混亂的三個黑洞之間的遭遇。一個星系可能在其中心已經有兩個黑洞緊密地相互繞行,這種系統被稱為雙黑洞系統。如果第三個黑洞在另一次星系合併期間出現,由此產生的三體相互作用可能會將最小的黑洞從中心排出。
對潮汐瓦解事件的額外觀測,可能有助於研究人員確定哪種解釋更為可能。
了解不活躍的黑洞很重要,因為大多數已知的黑洞都是休眠的,包括銀河系中心的那個。
科學家們還不知道遊蕩黑洞是否存在於我們自己銀河系的外部區域。然而,Stein 表示沒有理由擔心會遇到一個。
「我們遇到它的可能性非常小,至少在我們有生之年。」
研究團隊正在繼續搜尋天空,尋找更多的遊蕩黑洞。找到更多這樣的黑洞,可能有助於科學家們「了解星系是如何形成的,以及有多少黑洞在四處飛馳,」Stein 說。
這項發現還表明,這些難以捉摸的天體可以通過常規的太空 survey 結合機器學習來識別,而不必完全依賴更昂貴的觀測方法。
「這非常令人興奮,」Gezari 解釋道。「這是機器學習開啟一個全新研究領域的例子。」
**新望遠鏡可能發現數百個**
Stein 預計,未來使用美國國家科學基金會-能源部維拉·魯賓天文台(NSF-DOE Vera C. Rubin Observatory)的搜尋,每年將能識別出數十個甚至數百個遊蕩黑洞。這座位於智利的望遠鏡於去年 6 月啟用,擁有世界上最大的數位攝影機,能捕捉到極其詳細的天空影像。
Veilleux 還提到了洛厄爾發現望遠鏡(Lowell Discovery Telescope)及其快速紅外線成像光譜儀(Rapid infrared IMAger-Spectrometer),該儀器於 2025 年 6 月啟用,是戈達德太空飛行中心、馬里蘭大學天文學系和洛厄爾天文台的合作成果。該儀器可能使科學家能夠偵測到比以往認為的更遠距離的潮汐瓦解事件。
「這是我們所知的遊蕩黑洞最強的案例,」Veilleux 說。「這將樹立標準。」
馬里蘭大學天文學兼任教授 Stephen Bradley Cenko 和博士後研究員 Jillian Chin Rastinejad 與 Stein、Gezari 和 Veilleux 共同撰寫了這項研究。