“憋屈”的巨型黑洞 竟被引力波從星系中心踢出

最新的研究表明，因?yàn)橐Σǖ姆礇_效應(yīng)，一個(gè)超過(guò)10億太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞從星系的中心被彈射了出來(lái)。

這個(gè)巨大的黑洞現(xiàn)在已經(jīng)距離它的宿主星系中心35000光年，比我們的太陽(yáng)系距離銀河系中心之間的距離還要遠(yuǎn)很多。這個(gè)龐然大物正在以760萬(wàn)公里每小時(shí)的速度向外運(yùn)動(dòng)，速度已經(jīng)足夠快能夠讓黑洞在2000萬(wàn)年之后完全脫離整個(gè)星系。

來(lái)自于意大利羅馬第三大學(xué)、也是這篇文字的合作者 Stefano Bianchi說(shuō)，“相當(dāng)于是1000萬(wàn)個(gè)超新星爆炸釋放出來(lái)的能量使得這個(gè)龐然大物加速到這么高的速度”。

哈勃望遠(yuǎn)鏡的圖像顯示了類星體（明亮天體）和它的宿主星系3C186（位于它之后的彌散天體）。而目前的研究人員認(rèn)為3C186的中心黑洞被釋放出來(lái)的引力波從星系的核心處彈射了出去。（版權(quán): NASA, ESA, and M. Chiaberge (STScI/ESA)）

研究團(tuán)隊(duì)利用了哈博望園研究了3C186這個(gè)星系，這個(gè)星系距離地球大約80億光年。哈勃圖像揭示了星系之中的類星體（超大質(zhì)量黑洞存在的證據(jù)）

這本身并不奇怪，因?yàn)榻^大多數(shù)的星系中心都存在著一個(gè)超大質(zhì)量黑洞。但是很奇怪的是3C186的類星體卻不在這個(gè)星系的中心。這個(gè)項(xiàng)目的研究人員說(shuō)，“實(shí)際上，它比目前目前所觀測(cè)的任何一個(gè)黑洞都遠(yuǎn)離星系的中心?！?/p>

為什么這個(gè)奇怪的天體表現(xiàn)的如此離群？哈勃數(shù)據(jù)同時(shí)也顯示3C186有一個(gè)被稱之為潮汐尾的弧狀特征，這個(gè)潮汐尾是受星系合并時(shí)的潮汐力影響所產(chǎn)生的。基于這個(gè)觀測(cè)和理論工作，研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為所有的一切都開(kāi)始于兩個(gè)星系在20億到10億年之前的一次合并。

在合并的過(guò)程當(dāng)中，兩個(gè)星系中心的黑洞會(huì)越來(lái)越靠近。當(dāng)彼此靠近之時(shí)，兩個(gè)黑洞就會(huì)釋放出引力波，也就是愛(ài)因斯坦在一個(gè)世紀(jì)前提出來(lái)的時(shí)空漣漪。引力波于2015年9月份被美國(guó)的引力波激光天文臺(tái)(LIGO)探測(cè)器首次直接探測(cè)到。

這個(gè)示意圖顯示了兩個(gè)超大質(zhì)量黑洞合并形成一個(gè)黑洞，并且它從它的宿主星系中被彈射了出去。兩個(gè)星系相互作用并且最終合并（圖1）。它們的中心黑洞相互旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的引力波（圖2）。兩個(gè)黑洞彼此互相靠近，最終合并（圖3）。由于所產(chǎn)生引力波的不對(duì)稱性，新形成的黑洞會(huì)沿著最強(qiáng)引力波的反方向反沖運(yùn)動(dòng)，并且被彈射出宿主星系（圖4）。（版權(quán): NASA, ESA/Hubble, and A. Feild/STScI）

目前的猜想是這個(gè)引力波傾向于一個(gè)特定的方向。當(dāng)兩個(gè)中心黑洞最終合并完成的時(shí)候，輻射停止時(shí)，這個(gè)新產(chǎn)生的龐然大物就會(huì)沿著引力波的反方向快速運(yùn)動(dòng)。

Bianchi 說(shuō)，“如果我的理論正確，這個(gè)觀測(cè)九尾超大質(zhì)量能夠合并提供了非常強(qiáng)的證據(jù)。盡管我們已經(jīng)找到了恒星級(jí)黑洞合并的證據(jù)，但是超大質(zhì)量黑洞合并的過(guò)程是更為復(fù)雜，我們目前并不是完全清楚。”

這次研究也結(jié)合了來(lái)自于斯隆數(shù)字巡天和美國(guó)宇航局錢(qián)德拉X射線衛(wèi)星的數(shù)據(jù)，這篇文章即將發(fā)表在歐洲的《天文和天體物理》(Astronomy & Astrophysics)雜志上，目前可以在arXiv.org上免費(fèi)閱讀（https:///abs/1611.05501）。

本文翻譯自： (http://www./36187-gravitational-waves-boot-supermassive-black-hole.html)

原作者： Mike Wall

譯者：國(guó)家天文臺(tái)研究員，青年科學(xué)家茍利軍、《星際穿越》中文譯者