韦伯发现一个高速逃离宿主超大黑洞

　　近期国际天文团队使用美国太空总署（NASA）的太空望远镜证实，过去观测到一条微弱细长宇宙线条，实际上是一个黑洞高速逃离母星系所留下的痕迹。研究人员认为这项研究，或许能解开黑洞是否有办法挣脱星系重力束缚的疑问。

　　美国耶鲁大学（Yale University）、加拿大多伦多大学（University of Toronto）与以色列特拉维夫大学（Tel Aviv University）等机构组成的团队，首次确认一个超大质量黑洞，正以每小时200万英里（约360万公里）的惊人速度，远离它原本所在的星系。

　　这项研究成果已放到预印本服务器arXiv上，并投稿至《天体物理学杂志快报》（Astrophysical Journal）。

　　这个黑洞正式名称为“RBH-1”，最早由美国耶鲁大学天文学和物理学教授皮特‧范‧多库姆（Pieter van Dokkum）团队在2023年发现。当时他们在哈勃太空望远镜（HST）的一张存档影像中，注意到一条景象十分奇特的微弱线条。

　　随后，团队利用位于夏威夷的凯克天文台进行了观测。当时的观测显示，这条绵延20万光年（约银河系直径的两倍）的奇特线状物，其实是由一群年轻恒星组成的“尾迹”，其源头是一个质量相当于2,000万个太阳的黑洞。

　　虽然研究人员那时曾怀疑这个奇怪的物体，很可能是一个“逃逸”的黑洞，但缺乏确凿的证据。直到研究团队求助于灵敏度和清晰度更好的詹姆斯‧韦伯太空望远镜（JWST），才真正确认它是一个“逃逸”的超大质量黑洞。

　　原因是JWST太空望远镜的中红外线仪器以前所未有的清晰度，观测到了RBH-1黑洞在高速移动时，前缘产生一种名为“弓形激波”的冲击波。

　　研究人员形容“弓形激波”这有点像船只在水中航行时推开的波浪。只不过这艘“船”是难以直接观测的黑洞，而“波浪”是星系的气体被冲击波加热、电离后，发出的氢与氧光谱讯号。

　　研究团队表示，除了JWST太空望远镜提供惊人的分辨率图像外，这次的观测结果也与哈伯望远镜（HST）、凯克望远镜（Keck）先前在不同波长下的观测结果完美吻合，证实了理论模型的预测。

　　他们认为研究这个“逃逸”RBH-1黑洞，能让科学家更深入了解星系和黑洞的演化过程。原因是银河系与大多数大型星系的中心，都嵌入了超大质量黑洞，而这些黑洞是否能挣脱星系的束缚，一直以来都是个谜。

　　分辨“逃逸”黑洞不容易

　　研究人员指出，要确认黑洞是否真的“逃逸”极具挑战性，其中距离地球大约110亿光年的著名“宇宙猫头鹰”（Cosmic Owl）星系，便是一个经典的对照案例。该星系拥有两个星系核与三个活跃的超大质量黑洞，其中第三个黑洞“嵌入”在两个星系核之间的气体云中。

　　先前科学家一度怀疑它也是透过三体交互作用被踢出的“逃逸者”。然而，后续的JWST观测却显示，这个黑洞很可能是在气体云中透过直接坍缩（direct collapse）原地形成的结果，并非被弹射出来。

　　这反衬出此次发现的RBH-1黑洞的独特性。不同于宇宙猫头鹰的模棱两可，RBH-1拥有清晰的弓形激波与速度梯度，是首个被确认真正“逃逸”的超大质量黑洞。

（示意图）

　　目前天文学主流观点认为，星系中心的超大质量黑洞通常极难脱离。这些黑洞剥离的唯一方法需要两个黑洞异常接近，或者有第三个黑洞介入进行三体交互作用时，复杂的重力场才可能将其中一个黑洞“踢出”原有位置。

　　对此，研究人员推测这颗逃逸黑洞，甚至可能是三个质量相当于1,000万个太阳的黑洞，相互作用产生的结果。

　　不过，他们还需要对此现象以及其它逃脱的黑洞天体，进行更多研究与希望能够找到更多相似的例子。研究人员表示，目前的欧几里德（Euclid）望远镜与将投入使用的南希‧格雷斯‧罗曼（Nancy Grace Roman）太空望远镜，很可能会解开这个来自黑洞的谜团。

　　其主要作者、耶鲁大学天文学和物理学教授皮特‧范‧多库姆首次证实有“逃逸”的超大质量黑洞。他对于观测数据的清晰度感到惊讶，“这个物体的一切都显示它非常特别，能亲眼看到如此清晰的特征证据，令我们无比欣慰。”