JWST 證實：首個超大質(zhì)量黑洞撕裂太空

偶爾會有恒星天體像白兔一樣飛馳穿越太空，極度遲到，錯過了非常重要的約會。

現(xiàn)在，天文學(xué)家首次確認(rèn)了超大質(zhì)量天體黑洞至少是太陽質(zhì)量的1000萬倍，卻以驚人的速度954公里（593英里/秒）從宿主星系中彈出——這相當(dāng)于光速的0.32%。

不是有史以來觀測到的失控恒星天體但將如此巨大的質(zhì)量黑洞以如此快速撕裂穿越環(huán)星系介質(zhì)所需的強(qiáng)大引力，實在令人難以置信。

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黑洞，現(xiàn)在被命名為RBH-1，首次報道于2023年——一個以75億年光速旅行的巨大物體，在太空中尖叫著，擁有巨大的弓部震動在它前方，還有一條延伸20萬光年的恒星形跡。

當(dāng)時，線索似乎清晰地描繪出一個逃跑的畫面?，F(xiàn)在，耶魯大學(xué)天體物理學(xué)家彼得·范·多庫姆領(lǐng)導(dǎo)的后續(xù)觀測中，利用JWST近紅外近紅外望遠(yuǎn)鏡確認(rèn)了這一現(xiàn)象。RBH-1確實正穿越其星系的最外緣，朝著星際空間飛去。

事情的發(fā)生方式可能更令人興奮。研究人員認(rèn)為，促使RBH-1穿越時空的事件很可能是引力反沖來自超大質(zhì)量黑洞合并。

“這些結(jié)果，”他們寫作預(yù)印本上傳到 arXiv“確認(rèn)尾流是由超音速失控的超大質(zhì)量黑洞驅(qū)動的，這是引力波反沖或多體從銀河系核拋射的長期預(yù)測后果?！?/p>

超大質(zhì)量黑洞它們往往像蜘蛛和蛛網(wǎng)一樣相互關(guān)聯(lián)。星系圍繞黑洞聚集和生長，其演化受中心巨大核黑洞的引力和行為影響。

這并不意味著黑洞必須停留不動。根據(jù)理論，足夠大的擾動可以將黑洞驅(qū)散，使其在宇宙中游蕩，只有一小團(tuán)物質(zhì)云緊緊抓住，無法阻擋。

天文學(xué)家們聚集在一起證據(jù)充足多年來對這一機(jī)制的了解。其中包括多名候選人脫逃超大質(zhì)量黑洞被噴射出來來自它們星系的中心，一個具有第二個超大質(zhì)量黑洞在其邊緣，甚至有一個星系似乎是缺少其超大質(zhì)量黑洞完全是。

模擬還表明，應(yīng)該有相當(dāng)大的大量流氓超大質(zhì)量黑洞在星際空間的黑暗中，隱形潛伏著。

為了確認(rèn)RBH-1是否確實如最初觀測中所見，van Dokkum及其同事利用JWST繪制了黑洞前方弓激波的速度分布圖，該激波沖擊進(jìn)入并壓縮環(huán)繞星系的稀薄氣體和塵埃，這些介質(zhì)環(huán)繞宿主星系的稀薄氣體和塵埃。

基本上，整個結(jié)構(gòu)——弓形沖擊波、黑洞以及后方的恒星形成軌跡——都略微傾斜向我們，黑洞更近，軌跡更遠(yuǎn)。這種朝向的巧合使研究人員能夠測量船首激波中受沖擊加熱氣體的光。

當(dāng)物體向我們移動時，其光的波長會略微壓縮到光譜中較藍(lán)的一端——這一現(xiàn)象被稱為藍(lán)移.研究人員測量了船首沖擊前后的藍(lán)移，發(fā)現(xiàn)了顯著且突兀的速度差異。

沖擊前沿后方的物質(zhì)速度比前方材料快600公里每秒，兩者之間僅有極小的距離。他們還發(fā)現(xiàn)，船首激波外緣周圍的氣體在流離我們時發(fā)生了紅移。

研究人員發(fā)現(xiàn)，這種整體結(jié)構(gòu)只能由高速、質(zhì)量巨大的物體以約954公里每秒的速度沖向前方形成。

接下來的問題是：這到底是怎么發(fā)生的？在他們的發(fā)現(xiàn)論文研究人員提出，這一機(jī)制很可能是三個超大質(zhì)量黑洞之間由星系合并而聚集的三體引力相互作用。

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隨著更精確的測量結(jié)果，他們現(xiàn)在認(rèn)為最可能的解釋是兩個超大質(zhì)量黑洞在其宿主星系合并后合并。當(dāng)它們聚集形成一個超大質(zhì)量黑洞時，引力能量的非對稱釋放會產(chǎn)生反沖力，將新形成的黑洞擊飛出去。

RBH-1的測得速度及其留下的星系質(zhì)量與該過程模型完全一致。

“我們將該天體命名為RBH-1，因為它是第一個被確認(rèn)失控的超大質(zhì)量黑洞，”研究人員寫道.

“RBH-1是對50年前預(yù)測的實證驗證，即SMBH能夠通過引力波反沖或者三體相互作用."

論文可在預(yù)印本服務(wù)器arXiv上獲得.

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