75亿光年外出现笔直的线：有什么东西正急着离开

一个“裸奔”的超大质量黑洞？

被弹出星系中心的黑洞。庆应义塾大学

天文学家发现，在距离地球大约75亿光年的宇宙中有一条笔直的“线”。线的一端连接着一个星系的中心，另一端连着的则是一个在星际空间狂奔的巨型黑洞。

这个黑洞的质量相当于2000万个太阳，正以每小时560万千米的相对速度离开星系RCP 28，并在身后留下了一条长约20万光年的线形轨迹。轨迹中有大批新的恒星正在产生。

天文学家相信他们发现的，是“超大质量黑洞”被弹出星系中心的首个观测证据。

起初，天文学家还以为他们发现的这条“线”是普通的黑洞喷流。

星系中心如果存在活跃的黑洞，它们通常会产生高速运动的物质流。这样的物质流靠近星系中心的一端是最明亮的，且会以星系中心为起点，表现出扇形扩散的趋势。

但与RCP 28中心相连的这条“线”在这两点上却都不是这样——它离星系中心越远越明亮，而且整条线也没有什么扩散的迹象，从头至尾都保持着直线形。

另外一个奇怪的现象是，这条线经过的地方还聚集有许多新生的恒星。

研究人员判断，针对这条奇怪的“线”，合理的解释是，有一个“超大质量黑洞”正在星系周围的气体云中高速飞行，黑洞的飞行挤压了云中的气体，触发了新恒星的产生。

“超大质量黑洞”又被称为“星系之心”。它们通常都会好端端地呆在各自星系的中心。是什么原因让它离开星系，在宇宙中赤裸狂奔？

对此的一种解释是，这样的流浪黑洞，是被“三体问题”带来的引力互动弹射出来的。

也就是说，它原本可能有一个与其质量相当的黑洞“伴侣”，属于一个“双黑洞”系统——之所以会出现双黑洞系统，是因为它们原本各自所在的两个星系发生了合并。后来，合并后的星系又与第三个星系发生了合并。第三个星系中心的黑洞进入前两个黑洞所在的星系中心，并与之组成了一个“三体系统”。由于这三个黑洞质量相近，无法构成稳定的天体系统，其中有一个黑洞就被弹射了出来。

这样的现象在理论上早已有预言，但在实际观测中却还是第一次获得相关证据。

接下去研究人员希望能够获得这个超大质量黑洞的直接观测证据，以进一步确认这一发现。

黑洞被弹出星系中心“五部曲”。图六为与此次发现有关的图像。van Dokkum

参考
A candidate runaway supermassive black hole identified by shocks and star formation in its wake
https://arxiv.org/abs/2302.04888