随着天文学家继续清点宇宙中的黑洞，人们越来越清楚地意识到，他们遗漏了一些重要的东西。宇宙的“尽头”有两种尺寸：小和巨大得难以想象，中间有一个明显的空白。
研究人员主要通过成对碰撞时产生的时空涟漪来统计“恒星质量”黑洞，它们的质量是太阳的几十倍。这些黑洞是在恒星死亡并以超新星爆发后留下的熟悉的墓碑。
天文学家也无法错过另一端的“超大质量”黑洞。这些巨兽是整个星系的锚点，将数百万到数十亿个太阳的质量压缩到我们太阳系大小的区域内。它们还会喷射出无法忽视的能量射流，这些射流是宇宙中最明亮的聚光灯之一。
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许多研究人员认为，必须有第三类来填补这个空白：所谓的“中等质量”黑洞，其质量范围在数千到数十万个太阳质量之间。虽然它们足够大，可以合并形成超大质量黑洞，但这些臃肿的巨头却几乎无法探测。它们的合并不会引起现有引力波探测器的震动，也不会产生耀眼的射流。天文学家在奇特的X射线闪光中注意到了一些迹象，但没有定论。
现在，三名澳大利亚研究人员可能找到了最终掌握这些宇宙幽灵的方法。如果他们是对的，天文学家已经在不知不觉中掌握了关键证据几十年了。通过搜索上世纪90年代NASA能量闪光的一个旧目录，该团队发现了一个有趣的信号，一个奇特的双伽马射线闪光表明，中等质量黑洞不仅真实存在，而且很普遍。
“这些数据已经摆在那里很长时间了，”墨尔本大学天体物理学系主任、该研究的合著者雷切尔·韦伯斯特说。
看见双重
韦伯斯特已经思考这种看见看不见的方法30年了。当时，天文学中的一个大谜团是伽马射线爆发——难以置信的强大高能光爆发。没有人知道是什么导致了它们，但爆发似乎来自四面八方。韦伯斯特和一位同事在1992年推测，如果它们是来自宇宙各地的信标，或许天文学家可以用它们来探测中间的黑暗。
这个想法是寻找重复发生的事件。伽马射线爆发，天文学家现在知道它们来自灾难性的恒星爆炸和中子星碰撞，是混乱的事件。没有两个是完全一样的。但如果某个物质团——比如一个中等质量的黑洞——干扰了射线在宇宙中的传播，它可能会玩一个宇宙恶作剧。它的引力可能会使一些射线绕道而行。这些光可能会迟到地球，天文学家就会看到两次相同的闪光。
当韦伯斯特的研究生詹姆斯·潘特编写软件来筛选NASA康普顿伽马射线天文台在上世纪90年代收集的2700次伽马射线爆发的数据库时，有一对爆发脱颖而出。20多年前，该卫星看到了一次闪光。几秒钟后，它再次看到了同样的爆发。2.7秒的延迟意味着部分伽马射线撞上了一个障碍物——一个质量为55,000个太阳的不可见质量。
潘特将他的候选对象报告给了韦伯斯特，但她不想抱太大希望。她建议他进行信号压力测试。“我说，‘别太兴奋。我们需要更高的门槛，’”她回忆道。
潘特花了几个月时间学习并实施了一种先进的统计技术，这种技术最近被引力波探测器在天文学领域推广开来，在这种技术中，研究人员必须仔细区分相似的信号。利用这种“贝叶斯”分析，潘特计算出该爆发来自同一事件的概率为99.4%。“最终，”韦伯斯特说，“我非常有信心。”
中等质量黑洞并不是唯一的解释。其他黑暗而巨大的物体也可能延迟了伽马射线，例如星团或暗物质斑块。但这样的星团很少见，而蓬松的暗物质云倾向于以不同的方式弯曲光线。因此，该团队认为中等质量黑洞是最可能的罪魁祸首。他们于周一在《自然-天文学》上发表了他们的研究结果。
群体中的一员
该研究团队，包括莫纳什大学的天体物理学家埃里克·特兰，提取了该事件的所有可能信息。其他中等质量黑洞的传闻增强了人们对其存在的信心，但识别双伽马射线爆发是研究整个群体的第一种方法。
“我们发现的真正威力不仅在于我们可以提供质量估算，”韦伯斯特说，“我们还可以估算它们的空间密度。”
团队在数千次爆发中只看到一次双闪光，这一点说明问题。中等质量黑洞（或类似大小的暗物体）并非随处可见，否则潘特就会找到一堆。它们也不是极其稀有，因为他不必搜索一百万次爆发。每几千次爆发中出现一次的比例表明，一个边长为三百光年的立方体应该包含2000多个中等质量黑洞。研究人员估计，我们自己的银河系可能拥有大约45,000个这样的大黑洞。
如果他们是对的，这次探测可能只是冰山一角。接下来，韦伯斯特计划“快速浏览”其他包含数千次未分析伽马射线爆发的清单，这些清单应该足以在黑暗中找到另一对闪光。
“这真的会起到决定性作用，”韦伯斯特说。“你总能想出绕过一个的方法。想绕过两个就难多了。”
