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标 题[摘录]小心!超重黑洞会从星系中被「踢」出来!
发信站铭传筑梦别境 (Mon Feb 9 20:36:38 2004)
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现在大部分的天文学家都认同:星系中央一般都有所谓的「超重黑洞(supermassive
black holes)」。不过,现在有一组天文学家提出一项新的研究结果指出:当星系发
生碰撞,甚至是星系核心的超重黑洞撞在一块儿的时候,两颗黑洞有可能会合并形成
更大的黑洞,并释放出巨量的辐射,很可能会造成这颗超级黑洞被「踢」,或说「反
弹」出星系外。
美国罗彻斯特理工学院(Rochester Institute of Technology)David Merritt、加
州理工学院(Caltech)Milos Milosavljevic、康乃尔大学(Cornell University)
Marc Favata、麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)Scott
Hughes与芝加哥大学(University of Chicago)的Daniel Holz等人,在天文物理期
刊(Astrophysical Journal )中发表相关报告指出上述情形。(“Consequences of
Gravitational Radiation Recoil,”
http://arXiv.org/abs/astro-ph/0402057)
根据现行星系的形成理论:星系会经由吞并其他的小行星系而逐渐成长茁壮。当两个
星系相互合并时,两个超重黑洞可能会形成双星系统,互相环绕运行,最後逐渐合而
为一。又根据爱因斯坦相对论的预测:超重黑洞合并的过程中,会释放出大量重力辐
射(gravitational radiation)。Merritt等人於是尝试着去计算、模拟黑洞得以脱
离星系重力场的逃逸速度。他们发现:在愈大、愈亮、重力场愈强的星系中,黑洞所
需的逃逸速度比小星系还大;同理,碰撞力量愈小,因此星系核心的超重黑洞要脱逃
的可能性愈小,只会逐渐回归定位。
这样的研究结果,引起了一个争议:由於宇宙早期的星系都比较小,超重黑洞被「踢
」出星系核心的难度比较低,那麽,还会像理论中所言:星系核心的超重黑洞会藉由
小星系核心的黑洞碰撞合并而逐渐增长吗?因此,Merritt等人认为:超重黑洞大部分
的质量是经由它周围的吸积盘中的物质堆积而来,直到星系增长到差不多现在这样的
大小後,才可能会与其他黑洞发生合并。Merritt表示:目前已知向我们银河系这样的
中大型星系中央通常都有超重黑洞,而小一点的星系则没有。或许在很久以前,这些
小星系的核心也有超重黑洞,但是现在都被「踢」出星系外了。
这种「踢」出黑洞的过程,其实是爱因斯坦相对论方程式中的一个解。这样的过程之
所以会发生,是因为当超重黑洞合并的最後阶段,在各个方向上释放出的重力波并不
相同,称之为各向异性(anisotropic),因而造成一种反作用力(recoil)。而且,
当其中一个黑洞远大於另一个黑洞时,这种效应会特别明显。不过,说归说,目前并
没有实际观测到这种超重黑洞的反弹效应;Merritt等人认为:可能必须在最近刚发生
碰撞的星系附近寻找,比较有机会发现正被赶出家门的超重黑洞。如果可以在星系中
发现一颗不是位在星系核心的超重黑洞,而且这颗超重黑洞的运动方向不会回到星系
核心,那就「宾果!」,找到被踢出来的超重黑洞了。找到这样情形的机率一定非常
低,不过,至少天文学家现在知道要往哪儿去找。
这样的论调,早在1960年就已提出,那麽,为何现在才又提出来研究讨论?因为这样
的理论,需要大量的运算与分析,之前都没有适当而精密的分析仪器足兹运用。在
Merritt等人的报告之前,只有发表过一篇类似的研究结果(
http://arXiv.org)。
参考资料来源:
http://www.rit.edu/news_story.php3?id=1096
http://www.universetoday.com/am/publish/black_holes_ejected_galaxies.html?622004
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