雖然天文學(xué)家之前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多黑洞撕裂恒星的例子，但很少發(fā)現(xiàn)如此大規(guī)模的。這種類型的恒星破壞可能會(huì)解釋中等大小的黑洞是如何由一個(gè)小得多的黑洞的快速膨脹形成。

天文學(xué)家已經(jīng)對(duì)兩種類型的黑洞進(jìn)行了廣泛的研究。較小的黑洞被稱為“恒星質(zhì)量黑洞”，其重量通常為太陽(yáng)質(zhì)量的5至30倍。在光譜的另一端則是超大質(zhì)量黑洞，它們可以重達(dá)數(shù)百萬(wàn)甚至數(shù)十億太陽(yáng)質(zhì)量，可以在大多數(shù)大星系的中心找到。近年來(lái)，還有證據(jù)表明存在一種介于兩者之間的黑洞，它被稱為“中等質(zhì)量”黑洞。

最近的研究使用了108個(gè)星系中心的密集星團(tuán)的錢德拉數(shù)據(jù)，這為中型黑洞可能出現(xiàn)和擴(kuò)張的地點(diǎn)和方式提供了證據(jù)。

領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的華盛頓州立大學(xué)普爾曼分校的Vivienne Baldassare指出：“當(dāng)恒星像它們?cè)谶@些極其密集的星團(tuán)中那樣靠得如此之近時(shí)，這為中等質(zhì)量的黑洞提供了一個(gè)可行的滋生地。而且似乎星團(tuán)越密集就越有可能包含一個(gè)成長(zhǎng)中的黑洞?！?/p>

研究小組的理論工作意味著，如果一個(gè)星團(tuán)中的恒星密度--擠在一定體積內(nèi)的數(shù)量--超過(guò)了一個(gè)閾值，那么位于星團(tuán)中心的一個(gè)恒星質(zhì)量的黑洞將經(jīng)歷快速增長(zhǎng)，它會(huì)把附近豐富的恒星拉進(jìn)來(lái)、撕碎并吞噬。

在錢德拉新研究中的星團(tuán)中，密度高于這個(gè)閾值的星團(tuán)包含一個(gè)成長(zhǎng)中的黑洞的可能性約是低于密度閾值的星團(tuán)的兩倍。另外，密度閾值還取決于星團(tuán)中恒星的運(yùn)動(dòng)速度。

“這是我們所看到的黑洞貪得無(wú)厭的最壯觀的例子之一，因?yàn)樵诤诙吹纳L(zhǎng)過(guò)程中可以消耗數(shù)千或數(shù)萬(wàn)顆恒星，”來(lái)自耶路撒冷希伯來(lái)大學(xué)的共同作者Nicholas C. Stone說(shuō)道，“一旦恒星的供應(yīng)開(kāi)始枯竭，失控的增長(zhǎng)才開(kāi)始放緩?！?/p>

科學(xué)家們認(rèn)為星系中心的大質(zhì)量黑洞可能形成的其他方式包括巨大的氣體和塵埃云的坍縮，或是過(guò)大的恒星直接坍縮到一個(gè)中等大小的黑洞。這兩種想法都需要科學(xué)家認(rèn)為只存在于大爆炸后的最初幾億年的條件。

錢德拉最新研究提出的過(guò)程可以發(fā)生在宇宙歷史的任何時(shí)候，這意味著中等質(zhì)量的黑洞可以在大爆炸后的幾十億年里形成并一直直到今天。

密集星團(tuán)中黑洞的增長(zhǎng)也可能解釋了激光干涉儀引力波天文臺(tái)(LIGO)對(duì)一些質(zhì)量約為太陽(yáng)50至100倍的黑洞的探測(cè)。據(jù)悉，大多數(shù)大質(zhì)量恒星坍縮的模型都沒(méi)有預(yù)測(cè)到這種黑洞。

“我們的工作并不能證明失控的黑洞生長(zhǎng)發(fā)生在星團(tuán)中。但通過(guò)額外的X射線觀測(cè)和額外的理論建模，我們可以做出更有力的證明，”來(lái)自加利福尼亞州帕洛阿爾托的斯坦福大學(xué)的合著者Adi Foord說(shuō)道。