超高速星示踪大麦哲伦云中的超大质量黑洞

超高速星（HVSs）是通过Hills机制产生的，即一个恒星双星系统被一个超大质量黑洞（SMBH）瓦解。HVS巡天在银河系外晕中探测到了21颗非束缚的B型主序星，它们与通过Hills机制抛射的情况一致。我们根据{\it Gaia} DR3提供的自行和现代对银河系-大麦哲伦云（LMC）轨道的约束，重新审视了这些恒星的轨迹。我们发现，HVS巡天发现的一半非束缚HVSs并非追溯至银河系中心，而是追溯至LMC。受此发现启发，我们构建了一个正向模型，用于模拟从LMC中的SMBH抛射出的HVSs，并通过HVS巡天的选择函数进行观测。模拟HVSs的预测空间和运动学分布与观测分布非常相似。特别是，我们再现了HVSs在狮子座周围显著的角向聚集现象。这种聚集的发生是因为来自LMC的HVSs被LMC的轨道运动加速了约$\sim300\,{\rm km\,s^{-1}}$，而平行于该运动方向发射的恒星被优先选为HVS候选体。我们发现，LMC HVSs的产生率和聚集性无法用超新星逃逸星或不涉及SMBH的动力学抛射场景来解释。根据抛射速度和麦哲伦HVSs相对于银河系HVSs的相对数量，我们约束LMC SMBH的质量为$10^{5.8^{+0.2}_{-0.4}} M_{\odot}$ ($\simeq 6\times10^5 M_{\odot}$)。