利用类星体微透镜探测中等质量黑洞

近期研究表明，大量中等质量黑洞（IMBHs）可能在宇宙中游荡而未被探测到，几乎不发射辐射。这些IMBHs很大程度上保留了其诞生质量，为理解大质量黑洞种子的形成以及驱动其演化的动力学过程提供了关键洞见。本文提出此类IMBHs可在类星体上产生可探测的微透镜效应。其爱因斯坦半径与类星体宽线区尺度相当，放大吸积盘和宽发射线的辐射，使这些类星体成为流量缩放关系中的离群值。同时，微透镜引起的长期准线性变化可通过其相干多波段行为与类星体的随机变化区分开来。本文开发了一种匹配滤波技术，能有效分离长期透镜信号与类星体本征变化，其灵敏度随观测时间跨度翻倍而增加三倍。此外，由于IMBHs常被致密星团环绕，其联合引力场产生显著的扩展同心焦散面。这些焦散面在光学、紫外和X射线波段引起十年时间尺度上的显著变化，同时在宽发射线中引起小时至天时间尺度的流量涨落。本文预测在即将到来的薇拉·C·鲁宾天文台巡天中将有大量可探测事件，考虑到近期IMBH质量密度估算。即使未获得正面探测，对这些微透镜信号的搜寻也将对IMBHs的宇宙学质量密度施加有意义的约束，推进对其在宇宙演化中作用的理解。