天文學家發現強有力的證據顯示一個巨大的黑洞以每小時幾百萬英裡的速度被踢出其所在星系。這一新天文現象是由美國宇航局的錢德拉x射線天文臺觀測到的,該黑洞與另一個黑洞相撞合並,然後被強大的引力波反彈出去。
「很難相信一個比太陽重百萬倍的超級黑洞竟然是可以被移動的,而且是以巨大的速度被踢出一個星系。」 主持這項新研究的哈佛-史密森天體物理中心(CfA)科學家弗朗西斯卡‧西瓦諾(Francesca Civano)說:「但是這些新數據支持這樣一個觀點,即引力波(最早由愛因斯坦預言但從未被直接探測到的時空結構紋波)能發出極其強大的力量。」
雖然由於引力波不平衡引起的反衝力能從一個星系彈射出巨型黑洞這種現象很可能是十分罕見的,但它也可能意味著星系之間的廣袤空間中隱藏著很多巨型黑洞。
「這些黑洞我們是看不到的,」 西瓦諾的同事勞拉‧布萊切(Laura Blecha)說:「因為它們在被拋出星系時將周圍所有的氣體都耗盡了。」
西瓦諾和她的研究小組一直在研究一個稱作CID-42的系統。該系統位於40億光年以外某星系的中間。使用美國宇航局的哈勃太空望遠鏡,他們曾在CID-42探測到兩個不同的可見光源。
智利的兩架地面望遠鏡——麥哲倫和甚大望遠鏡(Very Large Telescope)收集到的光學數據提供的頻譜顯示,CID-42的兩個光源正在以至少每小時3萬英裡的速度分離。
之前錢德拉望遠鏡探測到一個明亮的X射線源,可能是由巨型黑洞周圍的超熱物質造成的。但是他們無法區分X射線是來自一個或者是兩個光源,因為錢德拉望遠鏡沒有直接對準CID-42,使X射線源圖像不如通常清晰。
「以前的數據告訴我們有不同尋常的事情在發生,但我們看不出來是有兩個黑洞還是只有一個。」CfA的科學家馬丁‧埃爾維斯(Martin Elvis)說。「我們需要新的X射線數據來分辨光源。」
當錢德拉望遠鏡的高分辨率攝像機直接對準CID-42時,觀測到的數據表明X射線只來自一個黑洞。研究小組認為,當兩個星系相撞時,在每個星系中心的巨型黑洞也相撞。然後兩個黑洞合並成一個黑洞並被碰撞產生的引力波彈出。
另外一個光源被認為是碰撞後留下的星團。這一圖像與最近由電腦模擬的黑洞合並是一致的,即合並的黑洞可以獲得引力波的「奮力一腳」。
對於CID-42的變化還有另外兩種解釋。一種解釋涉及3個巨型黑洞,最輕的一個被彈出去。另一種解釋是CID-42包含2個巨型黑洞互相盤旋,而不是快速分離。
這兩種替代解釋都要求至少有一個巨型黑洞是非常隱蔽的,因為只有一個X射線源被觀測到了。所以錢德拉望遠鏡的數據支持一個黑洞被彈出的想法。
該研究結果發表在6月10日的《天體物理學雜誌》上。