IT之家 1 月 25 日消息，中等质量黑洞（IMBHs）是一个宇宙谜团，其存在和形成机制都被蒙上了一层神秘的面纱。

近日发表在《皇家天文学会月刊》（MNRAS）上的一篇论文，揭示了神秘的中等质量黑洞（IMBHs）的形成机制。该研究由意大利格兰萨索科学研究所（Gran Sasso Science Institute，GSSI）研究员曼努埃尔・阿尔卡・塞达（Manuel Arca Sedda）领导。

黑洞的分类

黑洞的密度都很高，甚至光也无法逃脱它们的引力，但天文学家根据这些天体的质量，宏观地划分为恒星型、中等质量和超大质量。

恒星型黑洞质量至少是太阳的 20 倍，恒星耗尽燃料，在引力的作用下坍缩到自身内部而形成的：它们代表了最轻的黑洞类型，天文学家对其形成过程已经有了清晰的理论认识。

超大质量型黑洞质量是太阳的数百万或数十亿倍。据信，每个星系的中心都有一个超大质量黑洞。2019 年，借助事件地平线望远镜，天文学家首次获得了其中一个超大质量黑洞的直接图像。

难以捉摸的中等质量黑洞

GSSI 研究人员解释说：

中等质量黑洞很难被观测到。目前的观测极限无法让我们判断质量在 1000 至 10000 倍太阳质量之间的中等质量黑洞群体，而且其形成机制方面也让科学家们感到头疼。

我们已经建立了新的计算机模型，可以模拟这些神秘天体的形成过程。我们发现，这种 IMBH 可以通过三种因素的复杂组合在星团中形成：比太阳大得多的恒星之间的合并、恒星物质对恒星黑洞的吸积，以及恒星黑洞之间的合并。

这项研究还假设了中间黑洞诞生后的情况：它们通过复杂的引力相互作用，或由于一种被称为相对论反冲（relativistic recoil）的过程而被甩出自己的星团，从而阻止了它们的进一步生长。

图片描述的是 DRAGON-II 模拟计算出的模拟恒星簇。橙色和黄色圆点代表类太阳恒星，蓝色圆点代表质量为太阳质量 20 到 300 倍的恒星。中心的白色大物体代表一颗质量约为 350 个太阳质量的恒星，它很快就会坍缩形成一个中等质量的黑洞。图片来源：© M. Arca Sedda (GSSI)
视频展示了 DRAGON-II 模拟拍摄的快照放大图，该模拟是对拥有多达 100 万颗恒星的密集星团的建模。橙色和黄色圆点代表类太阳恒星，蓝色圆点代表质量是太阳 20 到 300 倍的恒星。中心的白色大物体代表一颗质量约为 350 个太阳质量的恒星，它很快就会坍缩形成一个中等质量的黑洞。资料来源：M. Arca Sedda (GSSI)

IT之家附上论文参考地址：

Manuel Arca Sedda, Albrecht W H Kamlah, Rainer Spurzem, Francesco Paolo Rizzuto, Thorsten Naab, Mirek Giersz, Peter Berczik, The dragon-II simulations – II. Formation mechanisms, mass, and spin of intermediate-mass black holes in star clusters with up to 1 million stars, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 526, Issue 1, November 2023, Pages 429–442,