近日，我校物电学院舒新文研究团队发现了中等质量黑洞吞噬恒星发出的X射线准周期振荡信号。这是天体物理学家首次发现该类现象，提供了宇宙中存在中等质量黑洞的关键证据。该研究成果2月28日在线发表于国际顶级期刊《自然·天文学》（Nature Astronomy），主要合作者包括中山大学、中国科学技术大学、以及广州大学的科研人员。

黑洞是广义相对论预言的奇妙天体，具有独特的时空结构，存在视界面，即进入视界面的所有物质包括光线都无法逃脱并最终落入奇点。英国牛津大学彭罗斯教授因为黑洞奇点的理论研究成就获得2020年度诺贝尔物理学奖。目前已知的黑洞大致分为两大类：第一类是大质量恒星死亡后遗留的产物，质量在几倍到几十倍太阳质量之间，称作恒星级黑洞；另一类质量为太阳的百万倍以上，称为超大质量黑洞，一般位于星系的核心。介于黑洞质量谱系间隙的中等质量黑洞虽被理论预言为超大质量黑洞演化的“种子”，却缺乏可靠的观测证据。如何寻找和探测中等质量黑洞这一特殊族群是当今物理学和天文学最重要的前沿问题之一。

研究团队锁定一例特殊的中等质量黑洞潮汐瓦解恒星事件候选体，通过分析欧洲空间局XMM-Newton卫星的观测数据，在其X射线辐射中探测到周期约85秒的准周期性振荡信号，这是黑洞等致密天体吸积活动的独特辐射特征。结合X射线能谱分析，研究人员推算出该黑洞质量介于9900至16000倍太阳质量，属于典型的中等质量黑洞范畴，并进一步估算其自旋介于0.26-0.36之间。

该项研究首次通过探测黑洞潮汐瓦解恒星事件的X射线准周期性振荡信号，提供了中等质量黑洞存在的关键观测证据，填补了黑洞质量谱系研究的关键缺环。该发现不仅为理解中等质量黑洞的物理性质提供了关键信息，也为未来利用潮汐瓦解恒星事件的X射线时变和能谱分析（例如我国天关卫星的观测）进一步探测和研究中等质量黑洞奠定了坚实基础。

据悉，这是该团队继2020年在《自然·通讯》发表双黑洞潮汐撕裂恒星的成果后，在天体物理黑洞研究领域又一重大突破，也是我校首次在《自然·天文学》发表论文。论文的第一作者为博士研究生张文杰（现为中国科学院国家天文台博士后），舒新文教授与青年教师孙鹿鸣博士为共同通讯作者，安徽师范大学为第一作者和唯一通讯作者单位。研究工作得到了国家自然科学基金项目、科技部重点研发项目SKA专项的支持。

《自然·天文学》论文的链接：

https://www.nature.com/articles/s41550-025-02502-0

左图为中等质量黑洞所在星系的光学图像, 来自Lin et al. (2020, ApJL, 892, 25)。中图为中等质量黑洞撕裂恒星的艺术想象图，以及实际观测的X射线准周期光变信号。右图为光变信号对应的功率密度谱。