黑洞对宇宙的潜在震慑让科学家感到了棘手

这个超大质量的黑洞可能被一个不显示可见位置的伴星拖着走。(图片来源:斯隆数码巡天(SDSS))

一个超大质量黑洞正以每小时11万英里(17.7万公里)的速度在宇宙中穿梭，发现它的天文学家未能解释这一现象。

这个快速移动的黑洞大约比我们的太阳重300万倍，正越过约2.3亿光年之外的J0437+2456星系的中心。

长期以来，科学家们理论上一直认为黑洞可以运动，但很罕见，它们的巨大质量需要同样巨大的力才能让它们运动。

“我们不认为大多数超大质量黑洞会移动;他们通常只是满足于无所事事，”哈佛和史密森天体物理中心的研究负责人和天文学家多米尼克·佩斯在一份声明中说。

为了开始寻找这种罕见的宇宙现象，研究人员比较了10个超大质量黑洞和它们形成中心的星系的速度，重点放在吸积盘中有水的黑洞上，吸积盘中是围绕黑洞轨道上运行的的螺旋形物质集合。

为什么是水吗?当水围绕黑洞运行时，它会与宇宙物质发生碰撞，构成水分子的氢原子和氧原子周围的电子会被激发到更高的能级。当这些电子回到基态时，它们会发出一束类似激光的微波辐射，称为脉泽。

通过利用一种被称为红移的宇宙现象，即物体的移动会使它们发出的光的波长拉长(因此变红)，天文学家能够观察到吸积盘中的脉泽光在静止时偏离其已知频率的程度，从而测量出黑洞移动的速度。

他们从不同的望远镜进行了更多的观测，并使用一种名为甚长基线干涉测量法(VLBI)的技术将它们结合在一起;通过这项技术，研究人员可以将来自几个望远镜的图像结合起来，并使达到一个非常大的望远镜捕捉到的图像效果，规格约是它们之间的距离等大。通过这种方式，科学家们可以精确地测量产生黑洞的速度。

研究人员在实验中使用的望远镜之一是阿雷西博天文台(Arecibo Observatory)，该望远镜在2020年12月仪器平台撞上望远镜圆盘后已经退役。

在他们测量的10个黑洞中，9个处于静止状态，1个处于运动状态。虽然110,000英里/小时(17.7万公里/小时)已经相当快了，但不是最快的超大质量黑洞。2017年，科学家们在《天文学与天体物理学》杂志上报告称，此前记录了一个超大质量黑洞以500万英里/小时(720万公里/小时)的速度在太空中飞驰。

研究人员不知道是什么让这么重的物体以如此高的速度移动，但他们提出了两种可能性。

国家射电天文台的射电天文学家吉姆·康登(Jim Condon)在一份声明中说:“我们可能正在观察两个超大质量黑洞合并后的结果。”“这种合并的结果可能会导致新生黑洞后座力，我们可以观察它的后座行为或等它再次安定下来。”

天文学家认为另一种推论更备受关注、更值得推敲：这个超大质量黑洞可能是另一个共生黑洞的一部分，其测量结果无法用数据显示。

佩斯说:“尽管每个人都认为它们确实应该存在于那里，但科学家们一直很难确定双超大质量黑洞的明确例子。”“我们可能在J0437+2456星系中看到的是这对黑洞中的一个，而另一个由于缺乏脉泽发射而在我们的射电观测中仍然隐藏着。”

如果黑洞被更大、未显示实体的黑洞带动，可以解释它的速度的快，但需要更多的观测才能进一步揭晓这个谜团的真相。

相关知识

黑洞是时空展现出极端强大的引力，以致于所有粒子、甚至光这样的电磁辐射都不能逃逸的区域。广义相对论预测，足够紧密的质量可以扭曲时空，形成黑洞；不可能从该区域逃离的边界称为事件视界。虽然，事件视界对穿越它的物体的命运和情况有巨大影响，但对该地区的观测似乎未能探测到任何特征。在许多方面，黑洞就像一个理想的黑体，它不反光。

BY:Ben Turner

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