来自引力透镜伽马射线暴的中等质量黑洞证据

如果伽马射线暴位于宇宙学距离，它们必然偶尔受到引力透镜效应。探测到具有毫秒至秒级时间延迟的透镜图像为中等质量黑洞提供了证据，这类天体族群一直难以观测。若干研究已在伽马射线暴光变曲线中搜寻这些延迟，其将表明存在介入的引力透镜。在已观测的约 $10^4$ 个伽马射线暴中，曾有少数声称的透镜探测，但无一在统计上稳健。本文给出一种贝叶斯分析，在 GRB950830 的光变曲线中识别出引力透镜。推断的透镜质量依赖于未知的透镜红移 $z_l$，并由 $(1+z_l)M_l = 5.5^{+1.7}_{-0.9}\times 10^4$ M$_\odot$（90% 可信度）给出，我们将其解释为中等质量黑洞的证据。最可能构型下，透镜红移 $z_l\sim 1$、伽马射线暴红移 $z_s\sim 2$，给出当前数密度 $n_\text{imbh}\approx 2.3^{+4.9}_{-1.6}\times10^{3} \text{ Mpc}^{-3}$（90% 可信度），无量纲能量密度 $\Omega_\text{imbh} \approx 4.6^{+9.8}_{-3.3}\times10^{-4}$。该探测的误报概率在计入试验因子后约为 $\sim0.6\%$。虽然 GRB950830 可能由球状星团透镜化，但这不太可能，因为我们在 99.8% 可信度下推断出的宇宙密度与球状星团预测 $\Omega_\text{gc} \approx 8 \times 10^{-6}$ 不一致。若确实存在显著的中等质量黑洞族群，它可为早期宇宙中超大质量黑洞的增长提供种子。