“我们一直在寻找这些恒星撕碎事件，以此作为一种手段，去发现那些游离于星系核心之外的、原本不可见的超大质量黑洞，而这些黑洞通常位于星系核心，”马里兰大学帕克分校及位于马里兰州格林贝尔特的NASA戈达德航天飞行中心的研究员罗伯特·斯坦说。“通过这项发现——这也是迄今为止仅有的几个得到确认的发现之一——我们验证了一种新技术，并可以利用它来搜寻更多此类黑洞。”
由斯坦主导的一篇描述这些结果的论文于7月27日发表在《天体物理学杂志通讯》上。
被隐藏黑洞撕碎的恒星
这一发现始于一次异常明亮的耀斑，它产生于一颗恒星游荡到距离一个大质量黑洞过近的地方，并被后者强大的引力撕裂之时。天文学家将这类事件称为潮汐瓦解事件。
造成这一事件的黑洞质量大约是太阳的100万倍。2025年11月，位于南加州帕洛玛天文台的ZTF（兹威基瞬变设施）在一颗距离地球约7.5亿光年的星系中探测到了异常的光爆发，人们由此首次怀疑该黑洞的存在。
“在ZTF每晚探测到的50万次闪光中，尽管这次耀斑位于星系外围这一不寻常的位置，我们的新人工智能算法还是自动识别出了它，认为它看起来非常像一次潮汐瓦解事件，”斯坦说道。
在随后的几个月里，该耀斑在紫外光波段变得比其所在的整个星系还要明亮。在峰值时期，它短暂地释放出约100亿颗太阳的光辉。
Swift证实了极端的宇宙耀斑
在ZTF初步探测之后，其他天文台也对这一源头进行了观测。位于智利的SOAR（南天体物理研究）望远镜研究了其光谱，发现了与潮汐瓦解事件一致的特征。
天文学家随后求助于NASA的Swift天文台，该天文台能够观测地基望远镜无法探测的波长。例如，Swift的UVOT（紫外/光学望远镜）测得该耀斑的温度约为54,000华氏度（30,000摄氏度）。
“所有这些数据的结合帮助我们排除了其他解释，并确信这就是一次潮汐瓦解事件，尽管其位置很奇怪，”北卡罗来纳大学教堂山分校的博士生乔纳森·卡尼说道，他拍摄的首批光谱支持了将该耀斑解释为潮汐瓦解事件的观点。
星系中心隐藏的“重量级选手”
宇宙中几乎每个星系的中心似乎都包含一个超大质量黑洞。在一个特定的星系中，大约每10万年就会有一颗恒星游荡到距离其中一个黑洞足够近的地方，从而在潮汐瓦解事件中被撕裂。
尽管此类事件在单个星系中极为罕见，但天文学家监测着数百万个星系以努力寻找它们。目前的巡天观测通常每年在整个宇宙中探测到约30起潮汐瓦解事件。
在2024年之前，每一个经确认的案例都是在星系核心中发现的。部分原因是天文学家将搜索集中在那里，因为所有已知的超大质量黑洞都位于星系中心。此外，潮汐瓦解事件也需要一个非常巨大的黑洞，因为较轻黑洞的引力牵引力不够强。
当科学家探测到一颗恒星在其宿主星系中心2,600光年处被摧毁的迹象时，这一假设开始改变。这一发现鼓励天文学家将搜索范围扩大到星系核心之外。
新识别出的这一事件更为极端。它发生在距离其星系中心超过30,000光年的地方。
黑洞是如何到达那里的？
该黑洞不寻常的位置引发了关于其过去的重大疑问。
“它一定起源于某个星系的中心，但不是它现在所处的这个星系的外围，”斯坦说。“我们认为宿主星系的超大质量黑洞仍在核心处，但这个吞噬恒星的黑洞可能最初处于一个小星系中，后来该小星系与我们今天看到的大星系发生了合并。”
研究人员提出了两种可能的解释。
在一种情景中，三个或更多的星系发生了合并。它们中心的超大质量黑洞随后可能陷入了引力争斗，将最轻的黑洞抛向了合并后星系的边缘。
另一种可能性是，一个矮星系仍在与这个更大的系统合并的过程中。当来自矮星系的恒星进入更大的星系时，其中一颗恒星可能距离矮星系自身的超大质量黑洞过近。
“进一步的发现可能会揭示这个明显的‘孤儿’黑洞的起源，”斯坦说。“我们想要回答的关键科学问题是：游离黑洞有多普遍？”
Swift等待轨道提升
天文学家可能很快就能通过发现更多错位的黑洞来回答这个问题。
“随着任务等待计划于今年夏天进行的轨道提升，Swift的UVOT和XRT（X射线望远镜）仪器的定点科学观测已暂时中止，”NASA戈达德Swift任务的首席研究员S. Bradley Cenko说道。
Swift的主要任务持续时间为2004年至2006年，但该航天器观测变化中的宇宙已超过20年。大气阻力正逐渐将其拉向地球。将Swift提升到更高的轨道可以使其运行更长时间。
“一旦恢复正常运行，Swift可以继续搜寻更多错位黑洞的例子。”
对游离黑洞的新搜寻
在未来几年里，天文学家计划将同样的探测方法应用于新投入运行的维拉·C·鲁宾天文台（由美国能源部和国家科学基金会联合资助，位于智利）以及NASA即将推出的南希·格雷斯·罗曼空间望远镜的观测数据。
“鲁宾广泛而深入的巡天将揭示比当前天文台所能收集的样本大得多的潮汐瓦解事件样本，包括那些偏离中心的事件，”卡尼说。“而罗曼的空间巡天将通过观测更远的事件来扩展现有的搜索范围，回溯90亿年的宇宙历史。”
结合来自鲁宾、罗曼、Swift和地基天文台的数据，科学家可能会识别出更多游离黑洞。这些发现共同作用，最终可能帮助天文学家建立起迄今最完整的宇宙巨型黑洞普查。