今天必须跟你们唠唠一个超级震撼的天文新发现!中国的科研团队,居然找到了流浪黑洞的实锤证据,这可太牛啦!一直以来,咱们印象里的大质量黑洞,不都稳稳待在星系中心,像个 “老大哥” 一样,靠着 “中央气体库” 吃得膘肥体壮嘛。但现实却给了咱们一个大惊喜,有些黑洞根本不安分,偏要跑出去流浪。
以前就有理论猜想着 “流浪黑洞” 的存在,可一直没找到直接证据,大家都半信半疑的。这回,中科院上海天文台的科研人员带着国际合作团队,在一个离咱们地球大概 2.3 亿光年远的矮星系里,揪出了这么一个 “不安分” 的家伙。这黑洞不在星系核心待着,偏跑到离中心差不多 3000 光年的地方,还呼呼地喷射着射电喷流,简直不要太活跃。
你说这矮星系吧,质量小,演化历史也相对简单,就跟个 “宇宙化石” 似的,保存着早期黑洞成长的线索呢。按理论预测,星系并合后的引力波反冲,或者多体相互作用,就容易把黑洞从矮星系中心给踢出去,让它们在星系外围瞎晃悠。甚至有些模拟还说,好多矮星系黑洞都能偏离中心达到 3000 光年左右的量级。但之前一直缺直接、明确的观测证据,这下可算是补上了。
这次研究的这个矮星系叫 MaNGA 12772 - 12704,基于 “近邻星系光谱巡天” 计划的积分视场光谱数据,科研人员发现它有较弱的活动星系核特征,整体形态看着还挺规整,也没啥明显的并合或者双活动星系核迹象。可关键就在这儿,和它相关联的射电辐射,压根不在星系的几何中心,偏得老远了。
为了搞清楚这到底是个啥情况,团队用甚长基线阵列射电望远镜,在 1.6GHz 和 4.9GHz 两个波段一顿深度成像。结果发现,这源和星系中心的角距离有 2.68 角秒,对应着 0.94 千秒差距呢,射电核心亮温度超过十亿开尔文,在 1.6GHz 图像上还能看到沿东南方向延伸长约 2.2 秒差距,也就是 7.2 光年的射电辐射结构,这妥妥的都是典型的活动星系核特征啊。
而且啊,团队还专门把 1993 年到 2023 年间的档案数据翻了个底朝天,发现这源在几十年尺度上,亮度一会儿强一会儿弱,不是单调变化的,这就符合 “长期、原位吸积” 的行为。和超新星遗迹在数年时标内单调衰减的常见规律完全不一样,这下就把那些可能 “伪装” 的情况给排除了。再结合它宿主星系的恒星质量一估算,这黑洞质量大概有 30 万倍太阳质量,属于中等质量黑洞范畴。这么多观测特征一综合,就能确定,这就是个正在活跃吸积、还带着喷流的 “流浪黑洞”,而且是目前红移最低的矮星系里这种黑洞的案例之一。
论文第一作者刘媛琪助理研究员打了个比方,说这就像一座被 “流浪黑洞” 点燃的宇宙灯塔,虽然不在星系中心了,可依旧向外疯狂喷射能量,太神奇了有没有!
从更大的统计视角来看,这次发现意义重大。在 “近邻星系光谱巡天” 计划找到的 3000 多个矮星系里,研究人员筛出了 628 个活动星系核候选体,其中大概 62% 的源,它们的活动星系核都偏离星系光学中心,看着离核现象好像还挺常见。但 “候选” 可不等于 “确认” 啊,安涛团队对这 600 多个候选体进行了好多轮筛选,最后挑出 11 个最有可能探测到射电辐射的目标,用最高灵敏度和分辨率去跟踪观测。结果在这 11 个目标源里,只有 MaNGA 12772 - 12704 同时具备 “致密高亮温度、秒差距喷流、30 年时域光变” 这三重证据,成了目前唯一被确证的案例,你说这多不容易。
以前主流观点都觉得,大质量黑洞就是在星系中心靠着 “中央气体库” 集中进食,然后迅速长大。但这次研究告诉咱们,黑洞不在中心也能稳定吸积,还能形成喷流。这就给早期宇宙超大质量黑洞的 “分布式进食 / 多点生长” 提供了实实在在的证据支持。
论文通讯作者安涛研究员就说了,这让咱们不得不重新思考,早期宇宙里的黑洞成长,可能不只是在星系中心 “一口气吃成个胖子”,也可能是在星系各处这儿吃点那儿吃点,再加上后续的并合,才在不到十亿年的时间里,长成上亿倍太阳质量的庞然大物。而且,黑洞就算在星系 “郊区” 待着,也能影响宿主环境。“流浪黑洞” 喷射出的强劲物质流,能往周围气体里注入能量,扰动动力学,还能调控恒星形成呢。这一下子,就让咱们得重新审视黑洞和星系共演化这个事儿了,黑洞可不只是星系中心的 “引擎”,在星系外侧也能悄悄改变宿主星系的生命历程。
这次发现可太重要了,直接让 “流浪黑洞” 从理论猜想变成了咱们真真切切能观测到的东西。以后啊,随着极大口径光学望远镜技术的发展,能更精确测定矮星系的光学中心和结构,获取高分辨率光谱,分辨出那些弱的或者被掩蔽的活动星系核特征,说不定能发现更多离核或游离黑洞候选体,扩大样本规模。特别是 “中国天眼”(FAST)核心阵、平方公里阵列射电望远镜(SKA)建成运行后,天文学家就能用更高灵敏度和分辨率去系统巡天,探测到更微弱的射电信号,甚至直接分辨出亚秒差距级别的微型喷流,到时候关于偏核黑洞的确认和统计研究,肯定能迎来更多突破。咱就等着看,宇宙还会给咱们带来多少惊喜吧!