75億光年外的明亮條紋

    在距地球大約75億光年的深空，天文學(xué)家利用哈勃望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)了一條明亮條紋，這條條紋的長(zhǎng)度約為銀河系直徑的兩倍--20萬(wàn)光年左右。

    后續(xù)的觀測(cè)表明，這條條紋的存在可能是一個(gè)逃離星系的超大質(zhì)量黑洞。

    目前這項(xiàng)研究正在接受同行評(píng)審。

論文截圖

星系中心的黑洞

    天文學(xué)家將黑洞分為三種類型，分別是恒星級(jí)黑洞、中等質(zhì)量黑洞以及超大質(zhì)量黑洞。

    超大質(zhì)量黑洞指的是質(zhì)量超過(guò)100萬(wàn)倍太陽(yáng)質(zhì)量的大型黑洞。

    這種黑洞我們一般都是在星系的中心發(fā)現(xiàn)。

    現(xiàn)在基本的認(rèn)知也是這樣：幾乎每個(gè)星系的中心，都存在著一個(gè)超大質(zhì)量黑洞。

    比如我們所在銀河系的中心，有一個(gè)質(zhì)量大約430萬(wàn)倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞。

事件世界望遠(yuǎn)鏡拍攝的銀河系中心黑洞

    還有M87星系中心有一個(gè)大約65億倍太陽(yáng)質(zhì)量的超大黑洞。

事件世界望遠(yuǎn)鏡拍攝的M87星系中心黑洞

    不過(guò)有的星系也存在例外，它們的中心不止一個(gè)超大質(zhì)量黑洞。

    像距離我們大約35億光年的，一個(gè)被稱為OJ287的星系。還有位于蛇夫座，距離我們約4億光年的NGC 6240星系。在它們的中心，我們是發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)超大質(zhì)量黑洞的存在。

哈勃望遠(yuǎn)鏡拍攝的NGC 6240

NGC 6240中心

    這樣的現(xiàn)象應(yīng)該是星系合并時(shí)所造成。

    星系合并時(shí)，它們中心的黑洞彼此相遇，從此互繞纏綿形成雙黑洞。

星系合并演示

    但隨著時(shí)間的推移，雙黑洞最終也會(huì)合并為一顆新的更大的黑洞，從而演化為宇宙最常見(jiàn)的星系。

    這樣的結(jié)果也是最為常見(jiàn)的一種。

    然而，宇宙卻存在著許多意想不到的事情。

特殊的星系合并

    在長(zhǎng)久的觀測(cè)中，天文學(xué)家發(fā)現(xiàn)有一些星系很特殊，在它們的中心，并不存在超大質(zhì)量黑洞。

    比如，距離我們大約30億光年，一個(gè)編號(hào)為A2261-BCG的橢圓星系，這個(gè)星系的直徑，預(yù)估是長(zhǎng)達(dá)約100萬(wàn)光年，約為銀河系直徑的10倍，如此的體積，也使得它是星系團(tuán)中最亮的一個(gè)。

    但，不同尋常的卻是，在它的中心天文學(xué)家并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)超大質(zhì)量黑洞的存在。

A2261-BCG（明亮的橢圓星系）

這是為什么？

    目前的認(rèn)為是這樣的，這些星系的超大質(zhì)量黑洞可能由于某種原因，逃離了星系。

是什么原因呢？

    應(yīng)該是星系合并時(shí)，把黑洞彈射了出去。

星系合并彈射黑洞演示

    星系在合并時(shí)，可能會(huì)存在兩種等級(jí)不同的超大質(zhì)量黑洞，也就是一個(gè)大一個(gè)小，當(dāng)它們合并時(shí)，會(huì)以引力波的形式釋放能量，大小的不同，會(huì)造成引力波的不平衡，所以當(dāng)它們最終合并為一個(gè)新的更大的黑洞時(shí)，這種不平衡的引力波，可能就會(huì)將這顆新形成的黑洞踢出星系。

那么到底是不是這樣？

    在2017年的時(shí)候，天文學(xué)家觀測(cè)了一個(gè)名為3C186的類星體，類星體就是一種活躍的星系核，它是超大質(zhì)量黑洞吸積物質(zhì)時(shí)而形成，所以它的本身，也就是星系中心的超大質(zhì)量黑洞。

哈勃拍攝的3C186

    2017年，天文學(xué)家觀測(cè)這個(gè)類星體時(shí)發(fā)現(xiàn)，這個(gè)類星體并不在星系的中心，它是在距星系中心大約35000光年的地方，這似乎表示，它是一個(gè)正在逃離的超大質(zhì)量黑洞。

    所以這個(gè)發(fā)現(xiàn)貌似可以為那個(gè)說(shuō)法提供證據(jù)。

    但天文學(xué)家并不滿意這次的觀測(cè)，因?yàn)檫€有另一種可能。

    類星體是一種非常明亮的天體，它的光度可以掩蓋宿主星系的光，那么這樣的結(jié)果也可能是：3C186是在一個(gè)更暗星系的中心，只是我們沒(méi)有發(fā)現(xiàn)它。

    所以，這個(gè)發(fā)現(xiàn)，我們并不能確定，它是一顆被踢出星系的超大質(zhì)量黑洞。

    但這次的研究卻不一樣，這次的研究有很大的可能是一個(gè)逃離星系的超大質(zhì)量黑洞。

神秘的條紋

    RCP28是距離我們大約75億光年的一個(gè)矮星系，天文學(xué)家在觀測(cè)它時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)它周圍存在一條筆直且明亮的條紋，這條條紋的亮度大約是星系亮度的40％。

條紋與星系RCP28相連接

    起初天文學(xué)家以為這個(gè)可能是超大質(zhì)量黑洞形成的相對(duì)論性噴流，就像M87星系中心的噴流那樣。

哈勃拍攝的M87星系噴流

    但詳細(xì)的觀測(cè)，這條條紋并不是這樣。

    第一，它的光線特征是為恒星的光，而非等離子體光帶特征。

條紋特寫

    像在這張圖中，研究人員區(qū)分出了一些結(jié)塊，K1，K2和K3，它們的特征與恒星很像，而非等離子體。

    第二，它的形狀是靠近星系的一側(cè)寬，而遠(yuǎn)離星系的一側(cè)則窄，這與噴流的特征剛好相反。

條紋形態(tài)

    還有就是它的長(zhǎng)度，就像我們前面所說(shuō)，是長(zhǎng)達(dá)20萬(wàn)光年。如此的長(zhǎng)度，它的亮度還沒(méi)有衰減。

    所以這些特征都表明，它并不是超大質(zhì)量黑洞所形成的相對(duì)論性噴流。

那么，它是什么呢？

    研究發(fā)現(xiàn)，它是恒星所形成的一條光帶，也就是，它是一串串恒星的排列。

    那恒星為什么會(huì)如此排列。

    答案可能與逃離的超大質(zhì)量黑洞有關(guān)。

    黑洞具有極強(qiáng)的引力，它的引力可以讓附近的物質(zhì)向它聚集，而超大質(zhì)量黑洞的引力聚集，則可以讓一些星云快速的凝聚，加速恒星的形成。

    所以這樣一條筆直的恒星帶，很可能就是超大質(zhì)量黑洞移動(dòng)時(shí)的引力，加速了途中恒星的產(chǎn)生，從而形成了一條明亮的條紋。

黑洞逃離星系示意圖

    根據(jù)恒星的年齡以及條紋長(zhǎng)度，研究人員估算，這顆黑洞的移動(dòng)速度可能在每秒約1600公里左右，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越人類探測(cè)器所能達(dá)到的速度。

    這樣的結(jié)果應(yīng)該就是黑洞合并時(shí)造成的彈射。

    所以如果這個(gè)觀點(diǎn)得以驗(yàn)證。

    那么這將是人類第一次明確的證實(shí)，超大質(zhì)量黑洞可以逃離星系的中心。

    成為宇宙中的流浪者。