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这是CID-42系统,位于大约40亿光年之外

  北京时间6月8日消息,据美国宇航局网站报道,天文学家已经获得证据证明有一个大质量黑洞被它的宿主星系抛射了出去,速度达到每小时数百万英里。美国宇航局所属钱德拉X射线空间望远镜的观测显示这一黑洞和另外一个黑洞相撞并互相合并,这一过程中产生的强烈引力波辐射将它整个抛射了出去。

  哈佛-史密松天体物理中心(CfA)的弗朗西斯·西瓦诺(Francesca Civano)是这项研究论文的第一作者。她说:“真是难以想象一个质量达到太阳数百万倍的超大质量黑洞竟然可以被这样移动。”她说:“然而这些最新的数据支持这样一种观点,即引力波可以施加极其强大的力量。”所谓引力波是一种空间涟漪,最早由爱因斯坦预言,然而人类从未能直接观测到其存在。

  尽管像这次所观测到的这种案例,即由于在撞击合并过程中产生的引力波辐射过于强烈,以至于造成超大质量黑洞被反弹出去的情况可能非常罕见,但是这一结果也说明广袤的宇宙星系间的空间中或许存在着很多尚未被探测到的自由移动的大型黑洞。论文合著者,同样来自哈佛-史密松天体物理中心的天文学家劳拉·布莱彻(Laura Blecha)说:“我们将无法观测到这些黑洞。因为他们在被抛出宿主星系之后已经吞噬掉了它们周围的所有气体物质。”

  西瓦诺和她的小组所研究的这一天体系统名为CID-42,位于大约40亿光年之外。在此之前小组已经借助美国宇航局的哈勃空间望远镜设备拍摄并分辨出两个遥远的致密光源。而后续来自地面大型望远镜,如设在智利的麦哲伦和甚大望远镜设备所获取的光谱学数据则显示这两个位于CID-42内的光源正以至少每小时300万英里(约合480万公里)的速度相互远离。

  此前钱德拉X射线望远镜曾经探测到一个明亮的X射线源,这可能是围绕一个或多个超大质量黑洞存在的超热物质。然而科学家们无法辨清这些X射线究竟是从单一一个还是全部两个光源发出的,这是因为钱德拉当时并未完全对准CID-42,这让它的分辨率大打折扣。

  论文合著者,同样来自哈佛-史密松天体物理中心的马丁·艾维斯(Martin Elvis)说:“早前的数据已经提示这里正在发生不同寻常的事情,但是我们无法分辨这里究竟存在着一个黑洞还是两个。我们需要新的X射线波段数据来分辨这个源。”

  当钱德拉望远镜的高分辨率相机终于直接对准CID-42时,获得的数据显示X射线发射仅仅来自其中的一个黑洞。研究小组据此推测,当两个星系发生撞击,位于各自星系中心的两个超大质量黑洞同样发生撞击。于是两个黑洞相互合并成为单个黑洞,撞击过程中产生的强烈引力波反弹冲击赋予了新生的单个超大质量黑洞足够的动能,让它能够脱离星系向外弹射出去。

  而另一个附近的光源则被认为是最终留下的一个明亮星团。这样一幅图景符合有关黑洞合并过程的最新计算机模拟,计算显示黑洞合并过程会产生剧烈的引力波辐射,这一机制会赋予黑洞巨大能量,使其能够脱离星系。

  除此之外,对于CID-42正在发生的情况还有另外两种可能的解释。其中一种是认为有三个超大质量黑洞相互撞击,其结果是其中质量最轻的那个黑洞被弹射出去。另一种观点则认为CID-42包含两个超大质量黑洞,两者正相互绕转,而不是其中的一个正快速离开。

  所有这些备选解释都要求其中至少有一个超大质量黑洞非常模糊,难以被观察清楚,于是才能解释钱德拉望远镜只观测到来自单一源头的X射线辐射。有关这些结果的论文将发表在本月10日出版的《天体物理学杂志》上。

  位于亚拉巴马州亨茨维尔的美国宇航局马歇尔空间飞行中心负责钱德拉项目的管理工作,而设在马萨诸塞州剑桥市的史密松天体物理台负责望远镜的日常科学和飞行运作。(晨风)