黑洞對宇宙的潛在震懾讓科學家感到了棘手

這個超大質量的黑洞可能被一個不顯示可見位置的伴星拖着走。(圖片來源:斯隆數碼巡天(SDSS))

一個超大質量黑洞正以每小時11萬英裡(17.7萬公裡)的速度在宇宙中穿梭，發現它的天文學家未能解釋這一現象。

這個快速移動的黑洞大約比我們的太陽重300萬倍，正越過約2.3億光年之外的J0437 2456星系的中心。

長期以來，科學家們理論上一直認為黑洞可以運動，但很罕見，它們的巨大質量需要同樣巨大的力才能讓它們運動。

“我們不認為大多數超大質量黑洞會移動;他們通常隻是滿足于無所事事，”哈佛和史密森天體物理中心的研究負責人和天文學家多米尼克·佩斯在一份聲明中說。

為了開始尋找這種罕見的宇宙現象，研究人員比較了10個超大質量黑洞和它們形成中心的星系的速度，重點放在吸積盤中有水的黑洞上，吸積盤中是圍繞黑洞軌道上運行的的螺旋形物質集合。

為什麼是水嗎?當水圍繞黑洞運行時，它會與宇宙物質發生碰撞，構成水分子的氫原子和氧原子周圍的電子會被激發到更高的能級。當這些電子回到基态時，它們會發出一束類似激光的微波輻射，稱為脈澤。

通過利用一種被稱為紅移的宇宙現象，即物體的移動會使它們發出的光的波長拉長(因此變紅)，天文學家能夠觀察到吸積盤中的脈澤光在靜止時偏離其已知頻率的程度，從而測量出黑洞移動的速度。

他們從不同的望遠鏡進行了更多的觀測，并使用一種名為甚長基線幹涉測量法(VLBI)的技術将它們結合在一起;通過這項技術，研究人員可以将來自幾個望遠鏡的圖像結合起來，并使達到一個非常大的望遠鏡捕捉到的圖像效果，規格約是它們之間的距離等大。通過這種方式，科學家們可以精确地測量産生黑洞的速度。

研究人員在實驗中使用的望遠鏡之一是阿雷西博天文台(Arecibo Observatory)，該望遠鏡在2020年12月儀器平台撞上望遠鏡圓盤後已經退役。

在他們測量的10個黑洞中，9個處于靜止狀态，1個處于運動狀态。雖然110,000英裡/小時(17.7萬公裡/小時)已經相當快了，但不是最快的超大質量黑洞。2017年，科學家們在《天文學與天體物理學》雜志上報告稱，此前記錄了一個超大質量黑洞以500萬英裡/小時(720萬公裡/小時)的速度在太空中飛馳。

研究人員不知道是什麼讓這麼重的物體以如此高的速度移動，但他們提出了兩種可能性。

美國國家射電天文台的射電天文學家吉姆·康登(Jim Condon)在一份聲明中說:“我們可能正在觀察兩個超大質量黑洞合并後的結果。”“這種合并的結果可能會導緻新生黑洞後座力，我們可以觀察它的後座行為或等它再次安定下來。”

天文學家認為另一種推論更備受關注、更值得推敲：這個超大質量黑洞可能是另一個共生黑洞的一部分，其測量結果無法用數據顯示。

佩斯說:“盡管每個人都認為它們确實應該存在于那裡，但科學家們一直很難确定雙超大質量黑洞的明确例子。”“我們可能在J0437 2456星系中看到的是這對黑洞中的一個，而另一個由于缺乏脈澤發射而在我們的射電觀測中仍然隐藏着。”

如果黑洞被更大、未顯示實體的黑洞帶動，可以解釋它的速度的快，但需要更多的觀測才能進一步揭曉這個謎團的真相。

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黑洞是時空展現出極端強大的引力，以緻于所有粒子、甚至光這樣的電磁輻射都不能逃逸的區域。廣義相對論預測，足夠緊密的質量可以扭曲時空，形成黑洞；不可能從該區域逃離的邊界稱為事件視界。雖然，事件視界對穿越它的物體的命運和情況有巨大影響，但對該地區的觀測似乎未能探測到任何特征。在許多方面，黑洞就像一個理想的黑體，它不反光。

BY:Ben Turner

FY:jane

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