几十年来，天文学家一直从理论上认为黑洞可分为三大类。
有恒星级质量黑洞，其质量范围是太阳质量的5到50倍。然后是超大质量黑洞（SMBHs），其质量比太阳大数百万到数十亿倍。
最后是中等质量黑洞（IMBHs），其质量介于前两者之间。
虽然科学家已经观测到大量的恒星级质量黑洞和超大质量黑洞，但中等质量黑洞的证据却难得一见。这就带来了一个问题：中等质量黑洞被认为是恒星级黑洞在成长过程中向超大质量黑洞转变的过渡桥梁，是黑洞演化中一个明显的 “缺失环节”。
在一系列新研究中，由范德堡大学月球实验室倡议（LLI）的研究人员领导的一个国际团队宣布，他们可能已经发现了这些难以捉摸的天体的证据。
在其中一篇论文中，由天文学家克里斯托·鲁伊斯 – 罗查和安贾利·约基尔领导的一个团队描述了研究人员如何重新分析激光干涉引力波天文台（LIGO）和室女座合作组织的数据，以寻找中等质量黑洞合并的可能迹象。
结果表明，这些天文台记录到了与质量在100到300倍太阳质量之间的黑洞合并相对应的引力波事件。这使得这些事件成为天文学家记录到的最大规模的黑洞碰撞，并且它们处于研究人员预期的轻量级中等质量黑洞的质量范围内。
“黑洞是终极的宇宙化石，” 天文学家、资深作者卡兰·贾尼说。
“这项新分析中报告的黑洞质量在天文学中一直极具推测性。这个新的黑洞群体为研究照亮宇宙的首批恒星打开了一扇前所未有的窗口。”
在相关研究中，科学家展示了计划于21世纪30年代末发射的即将到来的激光干涉空间天线（LISA）任务如何有助于验证这些结果。
虽然像LIGO和室女座这样的探测器可以捕捉到黑洞碰撞的最后阶段，但LISA将能够在黑洞合并前的数年时间里追踪它们，因为它们会相互螺旋靠近，在时空中产生涟漪。这个延长的观测时间框架将使天文学家能够更多地了解黑洞的起源、演化以及它们未来的命运。
“我们希望这项研究能够强化中等质量黑洞作为从地球到太空的引力波探测器网络中最令人兴奋的探测源的论据，” 鲁伊斯 – 罗查说。
“每一次新的探测都让我们更接近了解这些黑洞的起源，以及它们为何处于这个神秘的质量范围。”
展望未来，该团队计划探索如何利用月球上的引力波天文台来观测中等质量黑洞。
美国国家航空航天局（NASA）正在探索在月球上建造这样一个天文台的可能性，作为阿尔忒弥斯计划长期目标的一部分。这个计划自阿波罗时代就已存在，并且将以阿波罗17号宇航员留下的月球表面重力仪实验为基础。
“这是历史上一个激动人心的时刻——不仅对于研究黑洞而言，而且对于将科学前沿与太空和月球探索的新时代结合起来也是如此，” 贾尼说。
“我们有一个难得的机会来培养下一代学生，他们的发现将受到月球的影响，并在月球上取得。”
这些研究结果发表在《天体物理学杂志通讯》上，相关的支持性研究发表在《天体物理学杂志》上，链接分别在此处、此处和此处。
