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游蕩的宇宙級怪物!科學家發現失控的超大質量黑洞:之前從未見過

温晗晗 2023/07/21

一只看不見的怪物逍遙法外,在星際空間中飛馳的速度如此之快,如果它在我們的太陽系中,它可以在 14 分鐘內從地球到達月球。

一次涉及三個巨大黑洞的罕見而奇異的宇宙事件導致了先前現象的發現:一個超大黑洞以令人難以置信的速度移動,在其尾跡中留下了一條長達20萬光年的恒星軌跡。

美國宇航局的哈勃太空望遠鏡偶然捕捉到了這條非凡的恒星形成軌跡,它是黑洞快速穿過銀河系空間并在撞擊前方氣體時觸發新恒星形成的結果。

這一事件被描述為一場銀河撞球游戲,很可能是超大黑洞多次碰撞的結果,使得天文學家們渴望利用詹姆斯·韋伯太空望遠鏡和查德拉 X 射線天文台進行進一步研究。

一座奇特的 200,000 光年長橋將一個星系與其逃逸的黑洞連接起來

宇宙是如此的反復無常,即使是最輕微的事情,可能會引起深遠的影響。這就是耶魯大學天文學家彼得·瓦·多庫姆(Pieter vaп Dokkūm)所經歷的事情,當時他在查看哈勃太空望遠鏡的圖像時發現了一個疑似瑕疵,看起來像膠片上的劃痕。

對于哈勃的電子相機來說,沿著探測器掠過的宇宙射線看起來就像「劃痕」。但一次光譜學對這條奇怪的條紋進行了研究,多庫姆意識到它實際上是一條 200,000 光年長的藍色恒星鏈,位于宇宙的一半以上!

瓦普·多庫姆和他的同事相信,它位于一個逃跑的怪物后洞和它被噴射出來的星系之間。黑洞一定會沿著它的尾流壓縮氣體,從而形成恒星。

哈勃太空望遠鏡發現可能逃走的黑洞創造出一條恒星軌跡

有一個看不見的怪物在松散的銀河系空間中快速移動,如果它在我們的太陽系中,它可以在 14 分鐘內從地球到達月球。

這個重達 2000 萬蘇的超大黑洞留下了一條前所未見的長達 20 萬光年的恒星「軌跡」,其直徑是銀河系直徑的兩倍。這很可能是三個巨大黑洞之間罕見、奇異的銀河撞球游戲的結果。

這個快速的黑洞并沒有像宇宙中的吃豆機那樣吞噬它前面的恒星,而是在它前面犁出氣體,從而沿著一條箭頭走廊觸發恒星形成。黑洞的移動速度太快了,根本來不及一擊。它以前從未見過,但它是被美國宇航局的哈勃太空望遠鏡意外捕獲的。

「我們認為我們看到了黑洞后面的尾跡,那里的氣體冷卻并能夠形成恒星。因此,我們正在研究黑洞尾隨的恒星形成,」科州紐哈夫市耶魯大學的彼得·瓦·多庫姆 (Pieter vaп Dokkυm) 說道。「我們看到的是后果。就像船后面的尾跡一樣,我們看到的是黑洞后面的尾跡。」 這條軌跡一定有很多恒星,因為它的亮度幾乎是它所連接的宿主星系的一半。

黑洞位于該柱的頂部,該柱一直延伸到其父星系。在柱的最外端有一個非常明亮的電離氧。研究人員認為,氣體可能是由于黑洞撞擊氣體的運動而受到沖擊和加熱,或者也可能是來自黑洞周圍吸積盤的輻射。「由于黑洞在氣體中移動的超音速、非常高速的影響,它前面的氣體會受到沖擊。它到底是如何工作的我們并不知道,」vaп Dokkυm 說道。

「這純粹是我們偶然發現的,」瓦普·多庫姆補充道。他正在近矮星系中尋找球狀星團。「我剛剛瀏覽了哈勃圖像,發現我們有一點條紋。我立即想到,「哦,宇宙射線擊中了相機探測器并導致了線性成像偽影。」 當我們消除宇宙射線時,我們意識到它仍然存在。它看起來不像我們以前見過的。」

這張哈勃太空望遠鏡的檔案照片捕捉到了一個奇怪的線性特征,該特征非常平常,以至于最初被認為是哈勃相機的想象產物。但后續光譜觀測顯示,它是一條 200,000 光年長的藍色恒星鏈。左下橋的頂端有一個巨大的黑洞。

黑洞被從右上角的星系中噴射出來。它在尾流中壓縮氣體,留下一條長長的年輕藍色恒星軌跡。宇宙中從未見過這樣的事情。這一平常事件發生在宇宙年齡大約是當前年齡一半的時候。

因為它太奇怪了,vaп Dokkυm 和他的團隊在夏威夷的 WM Keck 天文台進行了后續光譜分析。他將這條星跡描述為「非常驚人、非常非常明亮、非常普通」。這導致他得出的結論是,他正​​在觀察一個黑洞飛過主星系周圍氣體光環的后果。

這種星跡很可能是超大黑洞多次碰撞的結果。天文學家懷疑前兩個星系可能在 5000 萬年前合并。這使得兩個巨大的黑洞在它們的中心聚集在一起。它們像雙黑洞一樣相互旋轉。

另一個星系帶著它自己的超大黑洞而來。這遵循了古老的成語:「兩人為伴,三人成群」。三個黑洞混合在一起導致了混亂而穩定的配置。其中一個黑洞奪走了另外兩個黑洞的動量,并被拋出了宿主星系。原來的雙星系統可能保持完好,或者闖入者黑洞可能取代了原來雙星系統中的兩個黑洞中的一個,并踢出了之前的同伴。

當單黑洞向同一個方向起飛時,雙黑洞就會向相反方向起飛。在主星系的另一側看到的一個特征可能是逃逸的雙黑洞。對此的間接證據是,在星系的核心處存在著活躍黑洞的跡象。下一步是利用美國宇航局詹姆斯·韋伯太空望遠鏡和查德拉X射線天文台進行后續觀測,以證實黑洞解釋。

美國國家航空航天局 (NASA) 的納西·格雷斯·羅馬太空望遠鏡將憑借哈勃的精致分辨率對宇宙進行廣角觀察。作為巡天望遠鏡,羅馬觀測可能會在宇宙其他地方發現更多這種罕見且不可能的「星紋」。

根據瓦·多庫姆的說法,這可能需要機器學習算法,這些算法非常擅長在其他天文數據的海洋中找到特定的奇怪形狀。

該研究論文于 4 月 6 日發表在《天體物理學雜志快報》上。


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