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75億光年外出現筆直的線:有什麼東西正急著離開
2023/04/07

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天文學家發現,在距離地球大約75億光年的宇宙中有一條筆直的「線」。線的一端連接著一個星系的中心,另一端連著的則是一個在星際空間狂奔的巨型黑洞。

這個黑洞的質量相當于2000萬個太陽,正以每小時560萬千米的相對速度離開星系RCP 28,并在身后留下了一條長約20萬光年的線形軌跡。軌跡中有大批新的恒星正在產生。

被彈出星系中心的黑洞。慶應義塾大學

天文學家相信他們發現的,是「超大質量黑洞」被彈出星系中心的首個觀測證據。

起初,天文學家還以為他們發現的這條「線」是普通的黑洞噴流。

星系中心如果存在活躍的黑洞,它們通常會產生高速運動的物質流。這樣的物質流靠近星系中心的一端是最明亮的,且會以星系中心為起點,表現出扇形擴散的趨勢。

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但與RCP 28中心相連的這條「線」在這兩點上卻都不是這樣——它離星系中心越遠越明亮,而且整條線也沒有什麼擴散的跡象,從頭至尾都保持著直線形。

另外一個奇怪的現象是,這條線經過的地方還聚集有許多新生的恒星。

研究人員判斷,針對這條奇怪的「線」,合理的解釋是,有一個「超大質量黑洞」正在星系周圍的氣體云中高速飛行,黑洞的飛行擠壓了云中的氣體,觸發了新恒星的產生。

「超大質量黑洞」又被稱為「星系之心」。它們通常都會好端端地呆在各自星系的中心。是什麼原因讓它離開星系,在宇宙中赤裸狂奔?

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對此的一種解釋是,這樣的流浪黑洞,是被「三體問題」帶來的引力互動彈射出來的。

也就是說,它原本可能有一個與其質量相當的黑洞「伴侶」,屬于一個「雙黑洞」系統——之所以會出現雙黑洞系統,是因為它們原本各自所在的兩個星系發生了合并。

後來,合并后的星系又與第三個星系發生了合并。第三個星系中心的黑洞進入前兩個黑洞所在的星系中心,并與之組成了一個「三體系統」。由于這三個黑洞質量相近,無法構成穩定的天體系統,其中有一個黑洞就被彈射了出來。

黑洞被彈出星系中心「五部曲」。圖六為與此次發現有關的圖像。van Dokkum

這樣的現象在理論上早已有預言,但在實際觀測中卻還是第一次獲得相關證據。

接下去研究人員希望能夠獲得這個超大質量黑洞的直接觀測證據,以進一步確認這一發現。

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