科普时报记者 史 诗

日前，一个“流浪”中的超大质量黑洞被哈勃太空望远镜捕捉。研究人员在分析了多种可能的情况后，认为最贴切的解释应该是一个大型黑洞在迅速远离所属星系。

(资料图)

“不同于以往恒星级‘流浪黑洞’的发现，这次应该是超大质量‘流浪黑洞’被弹出星系中心的首个观测证据。” 国家天文台研究员苟利军告诉科普时报记者。

几乎每个星系的中心，都存在着一个超大质量黑洞。作为爱因斯坦相对论中的天体，黑洞是出了名的难以捉摸。而“流浪黑洞”更是踽踽独行的存在，科学家一直认为，有不少在星际空间“流浪”的黑洞，但始终没找到确切证据。

黑洞为何会“流浪”

宇宙中有恒星级质量的黑洞，也有超大质量的黑洞。前者质量一般是3—100倍的太阳质量，后者质量一般是100万倍以上的太阳质量，且存在于星系中央。

“恒星级质量的黑洞主要是大质量恒星在其核燃烧结束时，由于没有任何力量抵抗引力，整个星体发生坍塌而形成的。超大质量黑洞的形成机制则比较复杂，一般认为是其他中等质量黑洞通过合并、吸积等过程逐步增长而来。”上海天文台研究员谢富国告诉记者。

至于黑洞为何会“流浪”，谢富国解释说，两个黑洞的合并带来的引力波辐射可能会使得合并后的黑洞获得较大的速度，或者三个黑洞相互作用时，也会使得其中一个黑洞获得较大的速度。至少速度达到每秒几百公里，这个黑洞才能真正脱离星系的引力束缚，开启“流浪黑洞”之旅。“‘流浪’的位置取决于它跑得多快，跑了多久。”谢富国进一步解释道。

这与苟利军的观点不谋而合。“超大质量黑洞有几种逃离星系中心的方式，但第一步总是星系合并，这导致在合并残余物的中心形成双星系统。”苟利军说，这次被发现的超大质量黑洞的特殊之处在于，它原本可能有一个与其质量相当的黑洞“伴侣”，属于双黑洞系统。第三个黑洞在双黑洞合并前到达星系中心，在三体作用下，其中一个质量最小的黑洞以非常快的速度被弹出，开始了“流浪”生活。

如何确定 “流浪黑洞”的身份

浩瀚宇宙，该如何发现一个黑透了的物体呢？

“对于超大质量黑洞来讲，科研人员通过它周围的发光气体，能够推断出中心黑洞的质量。”苟利军说，之所以推测气体中心是一个黑洞，是因为它足够致密。

研究发现，这个超大质量黑洞的“尾巴”是恒星所形成的一条光带，它是一串串恒星的排列。因为黑洞具有极强的引力，可以让附近的物质向它聚集，而超大质量黑洞的引力聚集，则可以让一些星云快速凝聚，加速恒星的形成。同时，据估算，这颗黑洞的移动速度可能在每秒1600公里左右。

因此，科研人员认为这应该就是黑洞合并时造成的弹射。如果这个观点得以验证，那么这将是人类第一次明确证实，超大质量黑洞可以逃离星系中心。

这与银河系中恒星“流浪黑洞”的发现方式不同。苟利军介绍，虽未曾看见黑洞，但我们可以观察它的引力对遥远天体的吸引，这就是引力透镜。

爱因斯坦的广义相对论假设，大质量的物体会在时空中造成弯曲，使其附近的光线弯曲，这一过程被称为引力透镜效应。英国天文学家爱丁顿则在一次日全食观测实验中证明了该现象的存在。

“引力透镜效应是一种能够寻找孤立黑洞的方法。”谢富国表示，黑洞会改变其周围的时空，从而造成光线传播的弯曲和放大现象。如果遥远天体在运动的过程中，它与地球之间有一个黑洞恰好在视线上，就会产生引力透镜效应。

太阳系不存在超大质量“流浪黑洞”

“我们曾发现距离地球最近的黑洞大约是在3000光年外，因此黑洞对地球的影响几乎不存在。”苟利军说，这次发现的超大质量黑洞发生在距离我们大约75亿光年的一个矮星系RCP28。

在谢富国看来，银河系内（至少太阳系周围）肯定不存在类似于本次发现的这种“流浪”的超大质量黑洞。银河系里大量存在的是恒星级质量的黑洞，尽管概率非常低，但这些恒星级的黑洞确实有可能会访问太阳系。

“人类当然不欢迎任何‘流浪黑洞’访问太阳系，因为它会严重影响太阳系的引力场结构，造成太阳系内所有天体的运动轨道变得混乱。”谢富国猜测，它还有可能让地球轨道变成椭圆形，导致一年会远远超过365天，同时赤道和南北极所在的位置发生翻天覆地的变化。