「流浪黑洞」真的有!黑洞成長未必「一口氣吃胖」

2025年09月08日23:42:05 科學 1948
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傳統印象中,大質量黑洞往往「盤踞」在星系中心。但越來越多觀測表明,某些黑洞並不老老實實待在星系中心,而是在星系盤或外側邊緣地帶「遊離」。近日,中國科學院上海天文台安濤研究員帶領的國際團隊,在距地球約2.3億光年的矮星系裡發現了一個「不安分」的黑洞,它偏離星系中心約3千光年,並噴射出射電噴流。這項發現強化了「黑洞增長並非僅限星系中心」的認識,也為理解早期宇宙中超大質量黑洞的快速生長提供了新視角。

為何要在矮星系中尋找這些「流浪黑洞」?矮星系質量小、演化歷史相對簡單,如同「宇宙化石」,保存著早期黑洞成長的線索。理論預測,在淺引力勢阱的矮星系裡,星系併合後的引力波反衝或者多體相互作用,容易把黑洞踢出中心,使其在星系外圍遊盪。一些模擬甚至指出,相當比例的矮星系黑洞會偏離中心達3千光年差距量級,但長期以來缺少直接、明確的觀測證據。

研究團隊把目光投向了一顆名為MaNGA 12772-12704的矮星系,它距離地球僅約2.3億光年,呈現較弱的活動星系核特徵。為了確認其本質,團隊利用甚長基線陣列射電望遠鏡,在1.6吉赫茲和4.9吉赫茲兩個波段開展了深度成像,同時系統梳理了1993至2023年間的檔案數據,結合其宿主星系恆星質量,估計黑洞質量約為30萬倍太陽質量,屬於中等質量黑洞範疇。綜合多個觀測特徵,團隊確認這是一個正在活躍吸積、擁有噴流的「流浪黑洞」——雖然離開了星系中心,卻依舊在向外噴射能量。

過去主流觀點認為,大質量黑洞主要在星系中心、依託「中央氣體庫」集中進食而迅速長大。基於此次研究發現,安濤指出:「早期宇宙中的黑洞成長未必只靠在星系中心『一口氣吃胖』,也可能依賴在星系各處的零散進食與後續併合,從而在不足十億年的時間內成長為上億倍太陽質量的龐然大物。」

此外,即便位於星系「郊區」,黑洞仍能影響宿主環境:它能噴射強勁物質流,向周圍氣體注入能量、擾動動力學過程並調控恆星形成。這讓研究人員重新審視黑洞—星系共演化的認知——黑洞可能不只是中心「引擎」,還在星系外側悄然改寫宿主的生命歷程。

這項研究讓「流浪黑洞」從理論猜想變為直接觀測。隨著下一代望遠鏡到來,天文學家將有機會以更高靈敏度和解析度進行系統巡天,分辨較弱或被掩蔽的活動星系核特徵,發現更多「流浪黑洞」候選體。未來,在宇宙中漂泊的黑洞或許將不再罕見。

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