中等质量黑洞(intermediate-massblackholes,IMBHs)被视为恒星级黑洞与超大质量黑洞之间的重要缺环,其质量约介于102 至105 个太阳质量。然而,尽管理论模型预测它们应广泛存在于宇宙中,实际观测证据却极为稀少,因此“中等质量黑洞究竟在哪里”成为当代高能天体物理的重要问题之一。IMBH被认为可能是早期宇宙中的超大质量黑洞形成的种子,同时也与球状星团演化、星系合并及暗物质密切相关。
近期研究提出,快速电波爆(FastRadioBursts,FRBs)可能成为搜寻IMBH的新工具。FRB是来自遥远星系、持续时间仅数毫秒的高能无线电爆发,其短时标与高亮度使其极适合用于重力透镜研究。当FRB的讯号经过位于视线方向上的黑洞附近时,黑洞强大的重力场会使电波产生微重力透镜效应(microlensing),造成讯号在时间与频谱上出现重复、延迟或干涉条纹等特征。由于这些效应对透镜天体质量高度敏感,因此研究团队认为FRB可做为侦测IMBH的“宇宙探针”。
此示意图展示了部分研究成果。它以原初黑洞(PBH)做为点质量透镜来展示快速电波暴(FRB)的透镜效应。具有多个峰值的FRB将呈现为两个独立的爆发。(Source:论文)
研究人员分析加拿大CHIME/FRB第二版资料库后,在两个FRB事件中发现疑似微透镜讯号,推测其透镜天体质量分别约为500至600个太阳质量,以及1,500至2,500个太阳质量,皆落在IMBH的预测范围内。若这些讯号确实源自黑洞透镜效应,将成为目前少数具体的IMBH候选证据之一。更值得注意的是,若这些黑洞并未位于星系或星团之中,而是孤立存在,则可能属于原初黑洞(primordialblackholes),亦即宇宙诞生初期形成的黑洞遗骸。此结果进一步牵涉暗物质组成问题,因为部分理论认为原初黑洞可能构成宇宙暗物质的一部分。
不过,研究团队也强调,目前证据尚不足以完全确认IMBH的存在。FRB的内部辐射机制仍未完全理清,某些本征讯号也可能模拟出类似透镜效应的频谱结构。因此,未来仍需更多的观测,以及对FRB物理机制更深入的研究,才能验证这些讯号是否真正来自黑洞微透镜。若此方法最终获得证实,FRB将不仅是研究极端宇宙环境的重要工具,更可能开启搜寻隐匿黑洞的新时代,协助天文学家填补黑洞质量分布中的关键缺环。

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