近日，由中国科学院国家天文台、安徽师范大学、中山大学、中国科学技术大学以及广州大学的科研人员联合组成的研究团队，首次探测到中等质量黑洞潮汐瓦解恒星事件后产生的X射线准周期震荡信号。该成果于北京时间2025年2月28日发表于《自然·天文》（Nature Astronomy），为宇宙中存在潜伏的中等质量黑洞提供了关键证据。
黑洞作为宇宙中最神秘的天体，其质量分布存在显著断层：介于恒星级黑洞（质量约十倍太阳质量）与超大质量黑洞（百万倍太阳质量以上）之间，可能存在中等质量黑洞。中等质量黑洞虽被理论预言为星系级黑洞演化的"种子"，却缺乏可靠的观测证据。当一颗恒星运动到过于靠近黑洞的位置时，会被黑洞产生的强大潮汐引力撕裂瓦解，进而被黑洞吞噬，同时释放出短暂剧烈的电磁辐射，称为黑洞潮汐撕裂恒星事件。此类电磁闪耀信号为我们在观测上窥视各类黑洞提供了宝贵的机会。
研究团队锁定一例特殊的中等质量黑洞潮汐瓦解恒星事件候选体，通过分析欧洲空间局XMM-Newton卫星的观测数据，在其X射线辐射中探测到周期约85秒的准周期性震荡信号，这是黑洞等致密天体吸积的独特特征。之前周期更短的此类信号已在若干恒星级黑洞样本中被发现，且周期与黑洞质量存在相关性。利用此次最新发现，结合X射线能谱分析，研究人员推算出该黑洞质量介于9,900至16,000倍太阳质量，属于典型的中等质量黑洞范畴，并进一步估算其自旋介于0.26-0.36之间。
该项研究首次通过探测黑洞潮汐瓦解恒星事件的X射线准周期性震荡信号，提供了中等质量黑洞存在的关键观测证据，填补了黑洞质量谱系研究的关键缺环。该发现不仅为理解中等质量黑洞的物理性质提供了关键信息，也为未来利用潮汐瓦解恒星事件的X射线时变和能谱分析（例如我国天关卫星的观测）进一步探测和研究中等质量黑洞奠定了坚实基础。
文章链接： https://www.nature.com/articles/s41550-025-02502-0
左图为中等质量黑洞所在星系的图像，绿色方框为中等质量黑洞所处位置，来自Lin et al. (2020, ApJL, 892, 25)。中图为中等质量黑洞撕裂恒星的艺术想象图，以及实际观测的X射线光变曲线。右图为分析光变曲线得到的功率密度谱，以及频率为12 mHz（周期85秒）的准周期震荡信号。