1000万光年外的一个微弱而幽灵般的星系交付了人类的圣杯之一天文学。
它的中心有一个黑洞，看起来属于难以捉摸的中量级中等质量，这一发现可以帮助我们了解一些最大质量的黑洞是如何形成的。
这个星系是一个矮星系，被称为米拉奇幽灵（或者，不那么诗意地，NGC 404），长期以来人们一直怀疑它藏有这些“缺失的一环”中等质量黑洞之一。 现在，一项新技术似乎证实了这一猜想，科学家们在米拉赫幽灵内部发现了一个质量为太阳 55 万倍的黑洞。
虽然中等质量黑洞 (IMBH) 和超大质量黑洞 (SMBH) 之间的界限目前还没有很好地界定，但通常认为 IMBH 比典型的塌缩恒星（高达 100 个太阳质量）大，但不是超大质量黑洞。一百万到十亿次之间比典型的恒星黑洞质量更大）。
因此，新发现看似中等的质量使其成为了解超大质量黑洞如何形成和生长的重要对象。
超大质量黑洞是一个巨大的难题。 我们对较小的恒星质量黑洞是如何形成的有了很好的了解——它们是大质量恒星死亡、塌陷的核心，质量可达几十个太阳质量。
但这种形成模型有一个由前体恒星的质量决定的上限。 如果恒星开始时的质量在 130 到 250 个太阳质量之间，它就会以所谓的配对不稳定超新星这将恒星炸得四分五裂。
您可能已经注意到，恒星质量黑洞和超大质量黑洞之间存在很大差距。 这就是中等质量黑洞应该落入的地方，但事实证明它们实际上很难找到。
这就提出了一个问题，因为如果黑洞从微小的恒星质量黑洞开始，正如一种演化模型所提出的那样，并通过在很长一段时间内吸积大量物质而成长为强大的野兽，那么中等质量黑洞从逻辑上讲，这将是两者之间的一步。
另一种可能性是超大质量黑洞就是这样诞生的，直接崩溃来自已经存在于的巨大物质团星系核。 超大质量黑洞已经在早期宇宙中发现，太早之后有时间从恒星质量黑洞中生长出来。
但如果是这样的话，超大质量黑洞的质量就会有一个下限。
了解更多信息的一种方法是发现中等质量黑洞。 它们不一定会使直接塌缩模型失效，但它们将极大地支持吸积模型。
我们实际上已经有过一些相当有说服力间接观察表明存在这些中等量级的星系 - 但天文学家相信，可以在小星系（又名矮星系）的核心中找到更可靠的证据。
矮星系往往比更大、饱受战争创伤的亲戚更好地保存黑洞演化历史的线索。 了解中等质量黑洞的特征对于了解它们的生长方式将是一个巨大的胜利。
提示米拉赫幽灵，之所以如此命名，是因为它很难被看见，被一颗更近、更亮的恒星遮挡。 十年前，天文学家发现证据表明黑洞至少有几万个太阳质量位于它的中心 - 但由于银河系很难看到，所以很难了解更多信息。
从那时起，发生了两件事。 智利的阿塔卡马大型毫米/亚毫米波阵列 (ALMA) 是一台具有令人难以置信的分辨率的最先进的望远镜，于 2011 年上线。2014年，天体物理学家验证了一种根据黑洞周围气体的运动来推算黑洞质量的技术。
这就是卡迪夫大学蒂姆·戴维斯领导的天文学家团队所做的事情。 他们使用 ALMA 以高分辨率观察米拉奇幽灵，以 1.5 光年的高分辨率绘制出围绕其核心的气体运动。
然后他们使用模拟软件来预测气体分布和运动学，将这些结果与观察结果进行比较以获得最佳拟合。
这就是他们计算黑洞质量的方法。 鉴于“中等质量”的定义尚未明确，其在该类别中的分类可能存在争议。 但是，更有趣的是，它为两种超大质量黑洞演化模型提供了支持。
“米拉奇幽灵中的超大质量黑洞的质量似乎在‘直接塌缩’模型预测的范围内，”戴维斯说。
“我们知道它目前处于活跃状态并正在吞噬气体，因此一些更极端的‘直接塌陷’模型只能产生非常巨大的超大黑洞，这不可能是真的。这本身并不足以明确区分‘种子’图片之间的区别和‘直接崩溃’——我们需要了解这方面的统计数据——但这是朝着正确方向迈出的一大步。”
还有其他类似的低质量超大质量黑洞。 一个名为 NGC 4395 的星系有一个黑洞，计算为360,000 个太阳质量，位于 POX 52 星系中心的黑洞在160,000 个太阳质量。
只有找到更多这样的物体，天文学家才能开始解开谜团。
“我们的研究表明，通过这项新技术，我们可以真正开始探索这些神秘物体的特性和起源，”戴维斯说。
“如果超大质量黑洞存在最小质量，我们还没有找到它。”
该研究发表在英国皇家天文学会每月通知。
