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標 題[摘錄]小心!超重黑洞會從星系中被「踢」出來!
發信站銘傳築夢別境 (Mon Feb 9 20:36:38 2004)
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現在大部分的天文學家都認同:星系中央一般都有所謂的「超重黑洞(supermassive
black holes)」。不過,現在有一組天文學家提出一項新的研究結果指出:當星系發
生碰撞,甚至是星系核心的超重黑洞撞在一塊兒的時候,兩顆黑洞有可能會合併形成
更大的黑洞,並釋放出巨量的輻射,很可能會造成這顆超級黑洞被「踢」,或說「反
彈」出星系外。
美國羅徹斯特理工學院(Rochester Institute of Technology)David Merritt、加
州理工學院(Caltech)Milos Milosavljevic、康乃爾大學(Cornell University)
Marc Favata、麻省理工學院(Massachusetts Institute of Technology)Scott
Hughes與芝加哥大學(University of Chicago)的Daniel Holz等人,在天文物理期
刊(Astrophysical Journal )中發表相關報告指出上述情形。(“Consequences of
Gravitational Radiation Recoil,”
http://arXiv.org/abs/astro-ph/0402057)
根據現行星系的形成理論:星系會經由吞併其他的小行星系而逐漸成長茁壯。當兩個
星系相互合併時,兩個超重黑洞可能會形成雙星系統,互相環繞運行,最後逐漸合而
為一。又根據愛因斯坦相對論的預測:超重黑洞合併的過程中,會釋放出大量重力輻
射(gravitational radiation)。Merritt等人於是嘗試著去計算、模擬黑洞得以脫
離星系重力場的逃逸速度。他們發現:在愈大、愈亮、重力場愈強的星系中,黑洞所
需的逃逸速度比小星系還大;同理,碰撞力量愈小,因此星系核心的超重黑洞要脫逃
的可能性愈小,只會逐漸回歸定位。
這樣的研究結果,引起了一個爭議:由於宇宙早期的星系都比較小,超重黑洞被「踢
」出星系核心的難度比較低,那麼,還會像理論中所言:星系核心的超重黑洞會藉由
小星系核心的黑洞碰撞合併而逐漸增長嗎?因此,Merritt等人認為:超重黑洞大部分
的質量是經由它周圍的吸積盤中的物質堆積而來,直到星系增長到差不多現在這樣的
大小後,才可能會與其他黑洞發生合併。Merritt表示:目前已知向我們銀河系這樣的
中大型星系中央通常都有超重黑洞,而小一點的星系則沒有。或許在很久以前,這些
小星系的核心也有超重黑洞,但是現在都被「踢」出星系外了。
這種「踢」出黑洞的過程,其實是愛因斯坦相對論方程式中的一個解。這樣的過程之
所以會發生,是因為當超重黑洞合併的最後階段,在各個方向上釋放出的重力波並不
相同,稱之為各向異性(anisotropic),因而造成一種反作用力(recoil)。而且,
當其中一個黑洞遠大於另一個黑洞時,這種效應會特別明顯。不過,說歸說,目前並
沒有實際觀測到這種超重黑洞的反彈效應;Merritt等人認為:可能必須在最近剛發生
碰撞的星系附近尋找,比較有機會發現正被趕出家門的超重黑洞。如果可以在星系中
發現一顆不是位在星系核心的超重黑洞,而且這顆超重黑洞的運動方向不會回到星系
核心,那就「賓果!」,找到被踢出來的超重黑洞了。找到這樣情形的機率一定非常
低,不過,至少天文學家現在知道要往哪兒去找。
這樣的論調,早在1960年就已提出,那麼,為何現在才又提出來研究討論?因為這樣
的理論,需要大量的運算與分析,之前都沒有適當而精密的分析儀器足茲運用。在
Merritt等人的報告之前,只有發表過一篇類似的研究結果(
http://arXiv.org)。
參考資料來源:
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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