天文学家宣布发现一个超大质量黑洞，它可能受引力波的强力推动而发生位移，正远离星系核心。
虽然其他位置也探测到类似事件，迄今为止却未得到确认。但天文学家们认为哈勃此次的发现是非常强有力的例证。该天体拥有超过太阳10亿倍的质量——探测到的最为庞大的黑洞正被剥离出星系中心。
哈勃太空望远镜拍摄了命名为3C 186的类星体图像，该天体正在远离其主星系中心。天文学家们推测，这个超大质量黑洞由另外两个超大质量黑洞融合时产生的引力波推射出该星系核心区域。
来自：NASA戈达德太空飞行中心（Goddard Space Flight Center）
研究人员估算，该引力波推射该黑洞的能量相当于1亿个超新星爆炸时产生的动能。对于推进能量最合理的解释是，主星系核心中两个庞大黑洞融合时产生引力波，从而推射出这个“怪物”天体。
爱因斯坦首次预言，引力波是由两个超大质量物体碰撞时产生的空间涟漪。这个涟漪就好比将一颗巨大岩石抛入池塘后产生的同心圆。去年，天文学家们通过激光干涉仪重力波观测台（LIGO）观测两个质量为太阳数倍的恒星级黑洞融合，从而证明了引力波的存在。
哈勃意外的观测结果令研究团队感到惊奇不止。“当我第一次看到这个图像，我认为我们应该发现了一些非常特别的事物，”团队负责人、来自太空望远镜科学研究所（STScI）及约翰霍普金斯大学（JHU）的Marco Chiaberge谈道。“当我们综合哈勃、钱德拉X射线天文台（Chandra X-ray Observatory）和斯隆数字巡天望远镜（Sloan Digital Sky Survey）的观察结果时，都出现了同样的情况。我们收集了X射线到紫外线到近红外光的大量数据显示，该天体远大于以往的任何的黑洞。”
该图演示了引力波从星系中心推射出黑洞的情景。该过程从第一个图片开始，两个开始融合的星系中央都有一个黑洞。第二张图片显示，两个黑洞逐渐融入到新合并的星系中央并围绕对方旋转。这种富含能量的运动产生了引力波。而在第三张图片中，随着两个巨大的天体持续辐射引力能量，双方逐渐向彼此靠近。如果黑洞不具备相同的质量和旋转速率，它们将在一个方向上发射更加强烈的引力波，如左上方的明亮区域所示。在图四中，它们最终融合成一个超大黑洞。融合时产生巨大的能量将黑洞沿着最强引力波的反方向推离星系中央。
来自：NASA, ESA（欧洲航天局）及A. Field（太空望远镜科学研究所）
这张由哈勃拍摄的图片揭示了非比寻常的情景：一个类星体正在逃离主星系中心区域。类星体是黑洞显著而能量勃发的标志。黑洞本身无法被直接观测，但它们是类星体的能量源——物质进入黑洞时剧烈摩擦辐射出的喷射物可以照亮整个星系。
来自：NASA, ESA, and M. Chiaberge（太空望远镜科学研究所及约翰霍普金斯大学）
Chiaberge的论文将发表在3月30日《天文与天体物理学》杂志上。
哈勃在可见光和近红外光线范围下拍摄的这张图片，是证明该星系与众不同的第一条线索。这些图像展示了一个明亮的类星体——黑洞的标志，正在远离星系的核心。黑洞本身是无法被直接观测的，但它们是位于类星体中心的能量源——物质进入黑洞时剧烈摩擦辐射出的喷射物可以照亮整个星系。这个被命名为3C 186的类星体，它的主星系距地80亿光年，位居一个星系团中。该团队利用哈勃对遥远星系进行观察，发现星系融合产生巨大辐射这一异于寻常的特征。
“我预计会发现很多合并中的星系，并且期待看到类星体周围繁杂的主星系，但真的没想到能发现明显偏离规则形状星系核心的类星体。”Chiaberge回忆道。“黑洞就位于星系的中央，因此类星体偏离该位置的情况是不寻常的。”
该团队通过比较主星系与计算机模型中标准椭圆星系两者的星光分布，计算出黑洞与核心的距离。这个黑洞已经远离星系核心超过35,000光年，远超太阳至银河系中央的距离。
基于哈勃和斯隆的分光镜观测结果，研究人员对黑洞的质量进行了估算，并测量了被这个庞然大物捕获的气体的速度。光谱法将光分成其分量颜色，可用于测量空间中的速度。“令人感到惊奇的是，我们发现黑洞周围的气体正以每小时470万英里的速度从星系中央飞离，”来自太空望远镜科学研究所的团队成员Justin说。因为引力的缘故气体吸附于黑洞，因此这个测量结果同样也是黑洞的速度。
天文学家们计算出黑洞的飞行速度快的惊人，它从地球行至月球仅需三分钟。如此高速度已经足够让黑洞在2000万年的时间内逃离主星系并且永远漫游宇宙。
哈勃的图片揭示了一条有意义线索，解释了黑洞出现在意料之外位置的原因。主星系具有被称为潮汐尾的淡淡弧形特征，这是两个星系在相互碰撞时重力拖拽作用下产生的。这是3C 186类星体与另一个星系之间可能存在联系的证据，每个最终合并星系的中央都有可能存在一个大质量黑洞。
随着理论工作的深入，根据这个明显的证据研究人员开发了一个场景，描述巨型黑洞如何离开主星系中心区域。根据他们的理论，两个星系融合的同时黑洞位于新形成的椭圆星系的中央。随着黑洞围绕对方相互旋转，引力波如草坪洒水机中的水一样被泼洒而出。庞大的天体随着时间推移而相互靠近，同时辐射出引力能量。如果两个黑洞质量和旋转速度不同，那么它们将沿着一个方向更强烈地发射引力波。当两个黑洞碰撞时则停止产生引力波。 新融合的黑洞像火箭一样，沿着最强引力波的反方向被推射出去。
研究人员很幸运地遇到了这个独特的事件，因为并不是每个黑洞融合都会产生不平衡的引力波，从而从相反方向推出黑洞。“这种不对称性取决于融合前黑洞的质量和旋转轴相对方向等性质，”团队成员之一、太空望远镜科学研究所及约翰霍普金斯大学的Colin Norman谈道。“这就是为什么这些天体是如此罕见。”
类星体发生位置偏移的另外一种看似不太可能的解释是，这个明亮的天体并不在星系内部。相反，类星体位于星系后面，哈勃图像却给出了与星系相同距离的幻觉。如果是这种情况，研究人员应在寄生类星体的背景下检测到另外一个星系。
如果研究人员的解释是正确的，那么观测结果可以为超大质量黑洞实际会发生融合提供强有力的证据。天文学家们已掌握恒星质量级黑洞发生碰撞形成新黑洞的证据，但超大质量黑洞的形成机制更加复杂，尚未被完全解密。
该团队希望再次使用哈勃，并且联合阿塔卡马大毫米/亚毫米阵列（ALMA）和其他设施进行观测，以更准确地测量黑洞及其气盘的速度，这样可以更深入地了解这个异于寻常的天体。
发表于 2017-3-28 23:16
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