天文學家追蹤「叛變的」特大質量黑洞

圖片來源：插圖：CXC/M.Weiss；X射線：NASA/CXC/NRAO/D.-C. Kim; 光學：NASA/STScILee Mohon

特大質量黑洞通常是靜止的物體，位於大多數星系的中心。 然而，科學家們最近利用NASA的錢德拉X射線天文台（Chandra X-ray Observatory）和其他望遠鏡的數據，捕捉到了一個可能在移動中的特大質量黑洞。

這個疑似「叛徒」處在一個距地球39億光年的橢圓星系中，它的質量約為太陽的1.6億倍。天文學家之所以對這些移動的特大質量黑洞感興趣，是因為它們可能會更多地揭示這種神秘天體的屬性。

當兩個較小的特大質量黑洞相撞併合並形成一個更大的黑洞時，這個大黑洞可能出現科學家所說的「反衝」現象。同時，這種碰撞將產生一個單向強烈放射的引力波，而新形成的黑洞可能會受到這些引力波的反向衝擊。這個衝擊將把黑洞推離星系中心，就像構想圖所描繪的那樣。

衝擊的強度取決於合并前兩個小黑洞的旋轉速度和旋轉方向。 因此，通過研究黑洞的反衝速度，科學家可以了解這些重要但難以捉摸的特質。

天文學家通過篩選數千個星系的X射線和光學數據來發現這個沖黑洞候選者。首先，他們使用錢德拉的觀測數據來挑選含有明亮X射線源、並被列為斯隆數字巡天計劃（Sloan Digital Sky Survey，SDSS）一員的星系。發射明亮的X射線是迅速成長的特大質量黑洞的共同特徵。

接下來，研究人員會查看是否哈勃太空望遠鏡對這些X射線明亮星系的觀測結果會在光學圖像的中心附近出現兩個峰值。這兩個峰值可能表明存在一對特大質量的黑洞，或者一個已經離開了星系中心的反衝黑洞。

如果滿足這些衡量標準，天文學家們就會對SDSS光譜進行檢測，從中可以看到可見光的數量如何隨波長變化。如果研究人員在光譜中發現有特大質量黑洞存在的跡象，他們就會對這些星系進行更密切的檢測。

經過上述一系列的搜索，合適的特大黑洞候選者便脫穎而出。插圖中左圖來源於哈勃的觀測數據，圖中星系中部附近有兩個光亮點：中一個位於星系的中心，另一個位於離中心約3000光年的地方。第二個光點顯示出不斷增長的特大質量黑洞的特性，其位置也與錢德拉檢測到的一個明亮X射線源的位置（插圖中的右圖）相匹配。利用SDSS和設於夏威夷的凱克望遠鏡(Keck telescope)得到的數據，研究團隊判定這個成長中的黑洞雖然靠近星系中心，但顯然已經偏離，並且和它所在的星系的移動速度不同。這些性質暗示了它可能是一個反衝中的特大質量黑洞。

一些證據也表明這個可能的反衝黑洞的主體星系的外部區域正遭受干擾，這表明在相對較近的時期內兩個星系發生過合并。由於特大質量的黑洞合并被認為是在主體星系合并時發生的，所以這個信息為該星系中存在反衝黑洞的想法提供了支持。

此外，星系中恆星的形成率很高，每年新增的恆星質量是太陽的幾百倍。這與計算機模擬計算的結果一致，其預測恆星的形成率可能會因為星系合并而提高，特別是那些包含反衝黑洞的星系。

另一種對數據可能的解釋是，兩個超大質量黑洞位於星系中心，但其中之一不會產生可探測的輻射，因為它的生長速度太慢。研究人員傾向於反衝黑洞的解釋，但是需要更多的數據來證實。

一篇描述這些結果的論文最近在《天體物理學雜誌》上發表，並且可在線獲取。第一作者是來自弗吉尼亞州夏洛茨維爾的國家射電天文台的Dongchan Kim。 位於阿拉巴馬州亨茨維爾的NASA馬歇爾太空飛行中心受華盛頓的NASA科學任務局委任，管理負責的錢德拉計劃。馬薩諸塞州坎布里奇（Cambridge）的史密松天體物理天文台（Smithsonian Astrophysical Observatory）控制錢德拉計劃的科研和飛行操作。(編輯：Lee Mohon 翻譯：金魚 校對：Mirai)

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