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當(dāng)兩個星系碰撞合并時，可以將黑洞“踢”出星系的力量有多大？

2020-09-16 20:50 作者:博科園 0人讀過 | 我要投稿

當(dāng)兩個星系碰撞合并時，星系中心的黑洞會合并，并發(fā)出引力波。天文學(xué)家推測，反沖效應(yīng)有時會將合并后的黑洞踢出星系，同時拖曳附近的恒星一起旅行。

來自SRON和拉德布大學(xué)的研究人員，現(xiàn)在已經(jīng)對這些星系的樣子進(jìn)行了預(yù)測，以識別它們并證明它們的存在，其研究發(fā)現(xiàn)發(fā)表在《皇家天文學(xué)會月刊》上。天文學(xué)家認(rèn)為所有的大質(zhì)量星系都有一個中心黑洞，質(zhì)量在數(shù)百萬到數(shù)十億個太陽質(zhì)量之間。

矮星系核心可能存在較小的黑洞，最著名的中央黑洞是M87星系中心黑洞，并在2019年成為人類有史以來第一個拍攝到的黑洞。當(dāng)兩個星系合并時，它們的恒星大多會混合在一起而不會碰撞，但兩個中心黑洞將會合并。這種合并產(chǎn)生的引力波攜帶著極大能量，相當(dāng)于一顆質(zhì)量相當(dāng)于幾個太陽的原子彈。你可以想象一下，如果這種能量即使稍微不對稱地輻射，也會有反方向的反沖力，就像宇航員在太空中開槍一樣。

如果反沖效應(yīng)足夠強，那么合并后的黑洞，就會被噴出自己所在的星系，任何受到引力約束的恒星都會被拉著一起旅行。這就是超致密星團(HCSCs)是如何產(chǎn)生的原因，至少在理論上是這樣。來自SRON荷蘭空間研究所和拉德布大學(xué)的一組天文學(xué)家認(rèn)為，超致密星團可能隱藏在現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫中，包括蓋亞望遠(yuǎn)鏡和斯隆數(shù)字天空調(diào)查的數(shù)據(jù)庫。但很快意識到，還沒有人對數(shù)據(jù)庫中的樣子做出任何詳細(xì)的預(yù)測。

因此，作為研究人員探索的第一步，現(xiàn)在已經(jīng)做出了預(yù)測，并將其發(fā)表在《皇家天文學(xué)會月刊》上。該團隊包括第一作者大衛(wèi)·萊納(Davide Lena)和組長彼得·容克(Peter Jonker)預(yù)測了專門為每個數(shù)據(jù)庫量身定做的超致密星團顏色、圖像和光譜，還計算了星系團在二維望遠(yuǎn)鏡圖像上的顯示方式。如果研究人員設(shè)法識別出第一個現(xiàn)實中的超致密星團，就可以推導(dǎo)出它從兩個星系合并后的反沖中獲得的踢速度。

這已經(jīng)從對引力波的模擬中計算出來了，但這些都是基于理論，需要通過觀測來證實。一般星系外圍任何噴出的黑洞都將是一個矮星系和一個年輕星系合并的結(jié)果，在其中心有一個巨大黑洞。因此，這些合并后的黑洞應(yīng)該不會超過中等質(zhì)量；介于數(shù)十萬到數(shù)十萬個太陽質(zhì)量之間。中等質(zhì)量黑洞的存在是有爭議的，如果真的發(fā)現(xiàn)了超致密星團，也將同時證明中等質(zhì)量黑洞的存在。然后可以通過對超致密星團的光譜觀測來測量黑洞質(zhì)量來證實這一點。