早在 1971 年，一对英国天文学家就预测在我们星系的中心存在一个黑洞。1974 年，其他天文学家发现了它，并将其命名为人马座 A*。
自那时以来，天文学家们发现，几乎所有其他大型星系的中心都存在类似的“超大质量黑洞”。2019 年，他们拍摄了第一张超大质量黑洞的照片。如今，这些奇异的天体已经成为我们理解星系如何形成和演化的基础部分。
那么，像大麦哲伦星系这样的小型天体呢？这是一个矮卫星星系，预计将在 24 亿年后与银河系碰撞。但没人能确定像这样的星系是否也可能存在超大质量黑洞。
星系演化
现在，得益于哈佛-史密森天体物理中心（位于剑桥）的 Jiwon Jesse Han 及其同事的研究，越来越多的证据开始浮现。他们发现了令人信服的证据，表明大麦哲伦星系中确实存在一个超大质量黑洞。如果得到证实，这一发现将挑战传统的や天体物理学模型，并加深我们对星系演化的理解。
他们发现的关键在于对高超速度恒星的研究，这些恒星移动速度极快，足以逃脱银河系的引力束缚。
や天体物理学家认为，这些恒星原本是一个双星系统的一部分，不幸过于靠近人马座 A*。该相互作用产生的巨大引力将其中一颗恒星猛烈抛出太空，而另一颗则仍被束缚在黑洞周围。
在过去的二十年里，天文学家们已经发现了 21 颗高超速度恒星，它们都是 B 型主序星，比太阳质量更大、更明亮、更蓝（在进行这类巡天调查时，更容易发现这些恒星）。
最近，他们还能够确定这些恒星的自行。因此，Han 和同事决定通过回溯它们的自行来研究它们的起源，以确定它们来自何方。
这带来了一个意外的发现：许多这些恒星根本不是来自人马座 A*。相反，它们的轨迹表明它们来自大麦哲伦星系。“我们发现，由 HVS Survey 发现的未束缚高超速度恒星中有一半追溯的不是银河系中心，而是大麦哲伦星系，”Han 和同事表示。
特别是，Han 和同事在狮子座的方向上发现了一簇这样的恒星——所谓的“狮子座过密度”。
如果这些恒星来自银河系，这种聚集现象很难解释。一种可能性是，当双星对中的一颗发生超新星爆发时，将另一颗加速到巨大的速度；另一种可能性是，这些恒星是三个或四个恒星同时聚集时发生的某种奇特的弹弓效应的结果。
但 Han 和同事表示，没有任何一种机制能够以如此高的速度和如此集中的方式产生恒星。相反，最合理的解释是它们是由大麦哲伦星系中心的超大质量黑洞发射出来的。“我们发现，大麦哲伦星系高超速度恒星的诞生率和聚集情况，无法用超新星失控奔跑或不涉及超大质量黑洞的动力学弹射场景来解释，”该团队表示。
模式匹配
为了检验这一假说，Han 和同事模拟了大麦哲伦星系中的超大质量黑洞与附近星系统相互作用的方式。结果表明，它会以一种与观测数据非常匹配的模式喷射恒星，特别是产生了狮子座过密度。“模拟高超速度恒星的预测空间和运动学分布与观测到的分布惊人地相似，”Han 和同事表示。
该团队估计，大麦哲伦星系疑似黑洞的质量约为 60 万个太阳质量——远小于人马座 A*（约 430 万个太阳质量），但仍属于已知超大质量黑洞的范围。
如果得到证实，这将使大麦哲伦星系成为已知拥有超大质量黑洞的最小星系之一。这表明超大质量黑洞的形成可能比预期更为普遍，并且可能还解释了该星系动力学中其他长期存在的异常现象。
例如，天文学家们已经观察到该星系内恒星的运动异常和未解释的质量分布，这可能是由中心黑洞的引力作用造成的。换句话说，这个超大质量黑洞可能在塑造该星系的内部结构以及它与银河系的相互作用方面发挥了至关重要的作用。
当然，还需要更多的证据来证实这一发现。未来使用高分辨率望远镜或下一代空间望远镜进行的观测，可能有助于探测黑洞的特征辐射或其对附近恒星的引力影响。
发现更多高超速度恒星，特别是在南半球，可以加强这一论点。如果更多的高超速度恒星追溯到大麦哲伦星系，那将进一步证实一个黑洞正在发挥作用。
从更长远来看，银河系注定要与大麦哲伦星系及其黑洞建立更密切的关系——它们目前的运动速度表明，它们将在大约 24 亿年后发生碰撞。在此期间，对这个黑洞的搜寻将正式开始。
参考：高超速度恒星追溯大麦哲伦星系中的超大质量黑洞：arxiv.org/abs/2502.00102
