清華天文所發現黑洞"失落拼圖"登上NASA官網

新網記者林彥才新竹報導
2025/9/26 下午 06:07:57 / 天文地理

　清華大學天文所教授江國興帶領的國際研究團隊，發現一個正在吞噬恆星的罕見黑洞候選者。這類「中等質量黑洞」被稱為黑洞家族的「失落拼圖」，在天文觀測中極為罕見。研究成果不僅發表於權威《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。

清華大學天文所教授江國興(右)指導博士生張怡琪，攜手國際團隊取得中等質量黑洞的重要證據。(清華大學提供)

　黑洞是宇宙中神秘的存在之一，由於本身不發光，科學家只能透過周圍物質的變化來推測它們的存在。常見的線索，就是當黑洞「進食」時發生的溫度與光強度變化，成為辨識它的重要依據。目前已知的黑洞主要有兩種，小黑洞的質量大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。介於兩者之間的「中等質量黑洞」卻幾乎沒有直接證據，因此被喻為黑洞演化拼圖中「失落的一塊」。

　江國興表示，這次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。它在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。」

　論文第一作者、清華天文所研究生張怡琪補充，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，因此特別受到關注。

　張怡琪說，中等質量黑洞不像超大質量黑洞那樣持續吞噬物質、長期發出強烈光芒，也不像小黑洞數量多、容易被觀測到。它們平常低調，只有在「進食」時才會短暫發出亮眼的X光訊號，讓天文學家有機會捕捉。

　為了確認這顆天體，研究團隊運用哈伯太空望遠鏡、錢德拉X光望遠鏡，以及歐洲太空總署的XMM-Newton望遠鏡，進行約3年的觀測與分析。結果顯示，NGC 6099 HLX-1在2012年X光訊號的溫度高達約300萬度，正符合黑洞撕裂恆星時會出現的高溫現象，當時的亮度也達到最高峰。更重要的是，它周圍存在密集的恆星群，就像一座「自助餐廳」，為黑洞提供源源不絕的食物來源。

　除了X光數據，團隊也從可見光觀測找到線索，並結合模擬結果分析。在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群相關。這些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，使這個天體成為中等質量黑洞的有力候選者。

哈伯太空望遠鏡與錢德拉X光天文台觀測到的NGC 6099星系，放大影像顯示中等質量黑洞候選者HLX-1所發出的X光。(美國太空總署提供)

　這項研究由清華大學領隊，合作夥伴包括義大利國家天文物理研究所、澳洲斯威本科技大學、法國巴黎城市大學、美國哈佛-史密松天文物理中心等機構科學家，並獲國科會支持。

　團隊指出，目前這個中等質量黑洞仍是一個「候選者」，需要更多觀測驗證，但這項成果已是探索黑洞的重要里程碑，也顯示黑洞不只出現在星系中心，外圍同樣可能存在，有助於理解黑洞的形成與成長。