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75亿光年外的明亮条纹
在距地球大约75亿光年的深空,天文学家利用哈勃望远镜发现了一条明亮条纹,这条条纹的长度约为银河系直径的两倍--20万光年左右。
后续的观测表明,这条条纹的存在可能是一个逃离星系的超大质量黑洞。
目前这项研究正在接受同行评审。
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论文截图
星系中心的黑洞天文学家将黑洞分为三种类型,分别是恒星级黑洞、中等质量黑洞以及超大质量黑洞。
超大质量黑洞指的是质量超过100万倍太阳质量的大型黑洞。
这种黑洞我们一般都是在星系的中心发现。
现在基本的认知也是这样:几乎每个星系的中心,都存在着一个超大质量黑洞。
比如我们所在银河系的中心,有一个质量大约430万倍太阳质量的黑洞。
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事件世界望远镜拍摄的银河系中心黑洞
还有M87星系中心有一个大约65亿倍太阳质量的超大黑洞。
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事件世界望远镜拍摄的M87星系中心黑洞
不过有的星系也存在例外,它们的中心不止一个超大质量黑洞。
像距离我们大约35亿光年的,一个被称为OJ287的星系。还有位于蛇夫座,距离我们约4亿光年的NGC 6240星系。在它们的中心,我们是发现了两个超大质量黑洞的存在。
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哈勃望远镜拍摄的NGC 6240
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NGC 6240中心
这样的现象应该是星系合并时所造成。
星系合并时,它们中心的黑洞彼此相遇,从此互绕缠绵形成双黑洞。
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星系合并演示
但随着时间的推移,双黑洞最终也会合并为一颗新的更大的黑洞,从而演化为宇宙最常见的星系。
这样的结果也是最为常见的一种。
然而,宇宙却存在着许多意想不到的事情。
特殊的星系合并在长久的观测中,天文学家发现有一些星系很特殊,在它们的中心,并不存在超大质量黑洞。
比如,距离我们大约30亿光年,一个编号为A2261-BCG的椭圆星系,这个星系的直径,预估是长达约100万光年,约为银河系直径的10倍,如此的体积,也使得它是星系团中最亮的一个。
但,不同寻常的却是,在它的中心天文学家并没有发现超大质量黑洞的存在。
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A2261-BCG(明亮的椭圆星系)
这是为什么?
目前的认为是这样的,这些星系的超大质量黑洞可能由于某种原因,逃离了星系。
是什么原因呢?
应该是星系合并时,把黑洞弹射了出去。
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星系合并弹射黑洞演示
星系在合并时,可能会存在两种等级不同的超大质量黑洞,也就是一个大一个小,当它们合并时,会以引力波的形式释放能量,大小的不同,会造成引力波的不平衡,所以当它们最终合并为一个新的更大的黑洞时,这种不平衡的引力波,可能就会将这颗新形成的黑洞踢出星系。
那么到底是不是这样?
在2017年的时候,天文学家观测了一个名为3C186的类星体,类星体就是一种活跃的星系核,它是超大质量黑洞吸积物质时而形成,所以它的本身,也就是星系中心的超大质量黑洞。
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哈勃拍摄的3C186
2017年,天文学家观测这个类星体时发现,这个类星体并不在星系的中心,它是在距星系中心大约35000光年的地方,这似乎表示,它是一个正在逃离的超大质量黑洞。
所以这个发现貌似可以为那个说法提供证据。
但天文学家并不满意这次的观测,因为还有另一种可能。
类星体是一种非常明亮的天体,它的光度可以掩盖宿主星系的光,那么这样的结果也可能是:3C186是在一个更暗星系的中心,只是我们没有发现它。
所以,这个发现,我们并不能确定,它是一颗被踢出星系的超大质量黑洞。
但这次的研究却不一样,这次的研究有很大的可能是一个逃离星系的超大质量黑洞。
神秘的条纹RCP28是距离我们大约75亿光年的一个矮星系,天文学家在观测它时偶然发现它周围存在一条笔直且明亮的条纹,这条条纹的亮度大约是星系亮度的40%。
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条纹与星系RCP28相连接
起初天文学家以为这个可能是超大质量黑洞形成的相对论性喷流,就像M87星系中心的喷流那样。
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哈勃拍摄的M87星系喷流
但详细的观测,这条条纹并不是这样。
第一,它的光线特征是为恒星的光,而非等离子体光带特征。
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条纹特写
像在这张图中,研究人员区分出了一些结块,K1,K2和K3,它们的特征与恒星很像,而非等离子体。
第二,它的形状是靠近星系的一侧宽,而远离星系的一侧则窄,这与喷流的特征刚好相反。
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条纹形态
还有就是它的长度,就像我们前面所说,是长达20万光年。如此的长度,它的亮度还没有衰减。
所以这些特征都表明,它并不是超大质量黑洞所形成的相对论性喷流。
那么,它是什么呢?
研究发现,它是恒星所形成的一条光带,也就是,它是一串串恒星的排列。
那恒星为什么会如此排列。
答案可能与逃离的超大质量黑洞有关。
黑洞具有极强的引力,它的引力可以让附近的物质向它聚集,而超大质量黑洞的引力聚集,则可以让一些星云快速的凝聚,加速恒星的形成。
所以这样一条笔直的恒星带,很可能就是超大质量黑洞移动时的引力,加速了途中恒星的产生,从而形成了一条明亮的条纹。
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黑洞逃离星系示意图
根据恒星的年龄以及条纹长度,研究人员估算,这颗黑洞的移动速度可能在每秒约1600公里左右,这是远远超越人类探测器所能达到的速度。
这样的结果应该就是黑洞合并时造成的弹射。
所以如果这个观点得以验证。
那么这将是人类第一次明确的证实,超大质量黑洞黑洞可以逃离星系的中心。
成为宇宙中的流浪者。
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