大量流氓超大质量黑洞在宇宙中徘徊

超大质量黑洞往往或多或少地位于星系的中心。但并非所有这些令人敬畏的宇宙物体都保持原状。有些可能会被撞歪，像宇宙游牧民族一样在星系周围摇晃。

我们称这样的黑洞为“流浪者”，它们主要是理论上的，因为它们很难观察到，因此很难量化。但是一组新的模拟使一组科学家能够计算出应该有多少流浪者以及下落——这反过来可以帮助我们在宇宙中识别他们。

这可能对我们理解超大质量黑洞（质量是太阳质量的数百万到数十亿倍）如何形成和生长的理解具有重要意义，这是一个笼罩在神秘之中的过程。

宇宙学家认为，超大质量黑洞 (SMBH) 存在于宇宙中所有（或至少大多数）星系的核中。这些天体的质量通常与它们周围的中央星系凸起的质量大致成正比，这表明黑洞及其星系的演化以某种方式联系在一起。

但超大质量黑洞的形成途径尚不清楚。我们知道恒星质量的黑洞是由大质量恒星的核心坍缩形成的，但这种机制不适用于质量超过太阳质量 55 倍的黑洞。

天文学家认为 SMBH 是通过恒星、气体和尘埃的吸积以及与其他黑洞合并（当这些星系碰撞时在其他星系的核中非常粗大的黑洞）而生长的。

但是宇宙时间尺度与我们人类的时间尺度非常不同，两个星系碰撞的过程可能需要很长时间。这使得合并被打乱的潜在窗口非常大，并且该过程可能被延迟甚至完全阻止，从而导致这些黑洞“流浪者”。

由哈佛和史密森尼天体物理中心的 Angelo Ricarte 领导的一组天文学家使用 Romulus 宇宙学模拟来估计过去这种情况应该发生的频率，以及今天仍有多少黑洞在徘徊。

这些模拟自洽地跟踪成对超大质量黑洞的轨道演化，这意味着它们能够预测哪些黑洞有可能到达它们新银河系的中心，以及这个过程需要多长时间——以及因为有多少人永远不会到达那里。

研究人员在论文中写道： “罗穆卢斯预测，经过数十亿年的轨道演化，许多超大质量黑洞双星形成，而一些 SMBH 将永远无法到达中心。”

“结果，发现罗穆卢斯的银河系质量星系平均拥有 12 个超大质量黑洞，它们通常在远离银河系中心的光晕中游荡。”

研究小组发现，在大爆炸后大约 20 亿年之前的早期宇宙中，流浪者的数量和亮度都超过了星系核中的超大质量黑洞。这意味着它们会产生我们期望看到的大部分光从活跃的 SMBH 周围的材料发出，并在它绕轨道运行并吸积到黑洞上时发出明亮的光。

它们仍然接近它们的种子质量——即它们形成时的质量——并且可能起源于围绕较大星系运行的较小卫星星系。

根据模拟，一些流浪者今天应该仍然存在。在本地宇宙中，实际上应该有很多闲逛。

研究人员写道： “我们发现游荡黑洞的数量与晕质量大致成线性比例，因此我们预计星系团晕中有数千个游荡黑洞。”

“在当地，一旦考虑到种子质量，这些流浪者就占当地黑洞质量预算的 10% 左右。”

这些黑洞不一定是活跃的，因此很难被发现。在即将发表的论文中，该团队将详细探索我们观察这些迷路者的可能方式。

然后我们要做的就是找到丢失的恒星质量和中等质量的黑洞……