宇宙中最大的黑洞是什么?有多大?很多人可能都知道,那就是位于猎犬座类星体TON 618中心的特大质量黑洞,抵达了660亿个太阳质量,视界半径为0.02光年,1950亿公里。假如出往常太阳系中心的话,人类发射的飞得最远的飞行器旅游者1号往常是在225亿公里的中央,还得再过299年才干飞出视界范围。
不外长期以来,科学家们不时以为,在离我们约27亿光年的Abell2261星系团中央,一个名叫A2261-BCG的星系中心,应该存在一个质量30亿到1000亿倍太阳质量的超级黑洞,假如按上限来算,它才是宇宙中最大的黑洞,其质量曾经和银河系一切恒星的质量差未几一样重了。 你当然能够想象科学家们对这个特大质量黑洞的兴味究竟有多大了,一旦找出来就可能刷新这个宇宙中最大黑洞的纪录,辅佐我们更好天文解这个宇宙。但是最近几年来用多个最先进望远镜察看的结果却让科学家们大吃一惊,在这个可能具有宇宙中最大星系核的星系中心,岂但没发现1000亿倍太阳质量的超级黑洞,就连30亿倍的也没有看见,更精确地说,这个星系的中心似乎基本就没有黑洞存在的迹象,这无疑令人哑口无言,手足无措。宇宙在给我们开玩笑?
A2261-BCG星系后面之所以带了BCG,是由于它是一个最亮团星系(BCG)——代表一个星系团中最明亮的一个星系。星系团由数百到数千个星系组成,其中央的星系通常是最大且异常明亮的,就像星系中的超大质量黑洞约束恒星一样,最亮团星系把周围的星系约束在引力范围内,构成了宇宙中已知的最大引力约束结构。 A2261-BCG是一个超巨椭圆星系,其直径约100万光年,大约是我们银河系的10倍,其中心庞大明亮的中心则超越了10000光年,是已知宇宙中发现的最大星系核。依照星系质量与超级黑洞大小的关系,在这个明亮的中心中应该有一个超级庞大的超大质量黑洞,科学家们估量至少是30亿倍太阳质量,以至可能抵达1000亿倍太阳质量。 美国密歇根大学天文学家凯汉·古尔特金(Kayhan Gultekin)指导的一个科学家团队,不时努力于找出这个黑洞,测出它的质量等属性。由于黑洞并不可见,所以科学家们通常经过它强大引力对周围物质搅动产生的庞大影响来判别它的存在,丈量它的大小。
但是在用钱德拉X射线天文台、甚大天线阵和哈勃太空望远镜等各种最先进设备中止认真的观测后,科学家们在A2261-BCG的中心却一无所获,那里洋溢的只是明亮的星光和雾气,没有发现任何超级黑洞搅动周围物质发出的辐射,这个结果无疑让科学家们呆若木鸡:宇宙中可能存在的潜在最大黑洞,居然莫明其妙地失踪了,宇宙最大的星系中心居然没有黑洞?宇宙这个玩笑也开得太大了吧。 科学家们又用钱德拉X射线天文台对该星系中心中止了更认真的搜索,但仍未发现任何与黑洞活动相关的X射线数据。科学家们无法对此做出解释,但猜测了两种可能性的存在。 一种猜测这个超级黑洞是个宁静的佛系黑洞,不食宇宙烟火味,对周围物质五体投地,从不吞吃送到嘴边的食材,或者只是小口小口地慢慢偷吃,我们现有的设备无法发现,因而看不出它的存在。
而另一种猜测则完整猖獗,这个宇宙中潜在的最大特大质量黑洞,有可能在星系兼并的时分被自己的“后坐力”踢进来了!这意味着A2261-BCG在过去某个时分和另一个星系兼并时,两个星系的超大质量黑洞也产生了兼并,在它们相互靠近的过程中,引力波在某个方向产生激烈的“后坐力”,最终在相反的方向把构成的黑洞踢出了星系,不知所踪——由于不再有物质供它吸积,它将成为宇宙中最恐惧的幽魂,没有任何设备能够看见,直到它偶尔撞上其它天体开端吞吃的时分,我们才干看到它饕餮的大嘴。 但这种猜测有两个无法逃避的问题,一个问题是黑洞兼并的“后坐力”原本就是假定,迄今仍未被发现。另外就是最终秒差距问题,这个问题是说我们往常还不知道超大质量黑洞会不会兼并,由于依据目前中止的计算机模仿,超大质量黑洞在相互靠近的过程中,会经过不时踢出周围物质损失的能量来让自己的轨道衰减,但随着越来越多的物质被踢出,它们之间的空间区域会越来越小,物质也就越来越少,当轨道衰减到大约1个秒差距(3.2光年)时,就基本没有物质来供它们向外踢,从而让它们再相互靠近了。
这就像两个人坐在两条船上,不时有石头从他们头顶飞过,他们要想让船靠在一同,就得捕获这些石头扔向反方向,从而让船取得“后坐力”越靠越拢,但随着他们靠得越来越近,飞过的石头也越来越少,他们就无法捕获石头来产生后坐力了。 在这样的状况下轨道不再衰减,两个超大质量黑洞就会维持在稳定的轨道上,不再发作碰撞,其时间可能长达几十亿年,以至在宇宙时间尺度内也没有再发作兼并的可能,这就是所谓的最后秒差距问题。 假如是这样,第二个猜测就无法成立了,那么这个星系中心的黑洞就可能并未失踪,它只是在虔心向佛,不再屠戮,宁静地做一名宇宙中的超级怪兽,从而低调得让我们再也看不见了? 这项研讨已被《美国天文学会》(AAS)期刊接受,往常能够在预印效劳器arXiv上查看。 论文:Chandra Observations of Abell 2261 Brightest Cluster Galaxy, a Candidate Host to a Recoiling Black Hole |