離群黑洞可能在銀河系邊緣徘徊
新的模擬發現,宇宙中可能遊蕩著大量的離群超大品質黑洞。 研究發現,事實上,遊蕩的巨型黑洞可能佔附近宇宙黑洞品質”預算”的10%之多。 這意味著,像銀河系這樣的星系可能平均擁有12個看不見的黑洞徘徊在星系的邊緣,吞噬一切擋道的東西。
根據研究人員的說法,由於黑洞數量的增加,圍繞星系、星系群週邊的物質”環”的品質越大。 星系群的物質環品質更大,可能具有更多貪婪的離群黑洞。
研究人員寫道:「我們預期,星系群的物質環內可能有數千個遊蕩的黑洞。 ”
就好比巴拿馬籃子圍繞一顆石頭的支撐結構編織一樣,天文學家認為,大多數星系都圍繞超大品質黑洞形成。 這些超大品質黑洞的品質通常是數百萬乃至數十億個太陽品質,儼然龐大的引力怪獸。 這些黑洞好似氣體、塵埃、恆星和行星的錨,使得後者在軌道上圍繞黑洞運動。 在靠近黑洞的地方,這些物質旋轉加速並溫度升高,形成一個吸積盤。 吸積盤既為黑洞提供能量,又能產生使其可見的信號輻射。
通常,這些黑洞的品質使它們固定在各自星系的中心,而這些星系緩慢地在星系群中圍繞彼此運動。 但有時候,一股超大的力量——比如兩個星系之間的碰撞——可能會彈出位於中央的一個超大品質黑洞,迫使這個黑洞像宇宙流浪者一樣在宇宙中游蕩。
兩個黑洞的合併被擾亂時,也會發生這樣的情況,導致一個或兩個黑洞都飛出去,成為離群黑洞。
為了評估這種情況發生的頻率,天文學家進行了一組名為「羅慕路斯」的類比。 模擬考慮了關於黑洞行為的所有已知規則,以追溯黑洞的軌跡在數十億年間的演變情況。
該類比預測,從137億年前的宇宙大爆炸時期到大爆炸后的大約20億年時間里,早期宇宙的星系碰撞十分頻繁,製造出大量遊蕩黑洞,數量甚至超過了星系中心超大品質黑洞的數量。
類比還發現,之後,隨著宇宙年齡的增加,許多遊蕩的黑洞開始合併,並重新被其他超大品質黑洞捕獲,在星系中心與其他超大品質黑洞形成雙黑洞系統。 不過,依然有很多黑洞在宇宙中徘徊。
研究人員寫道:「羅慕路斯預測,許多具有兩個超大品質黑洞的系統是經過數十億年的軌道演化後形成的,而有些超大品質黑洞則永遠無法進入星系中央。 因此,羅慕路斯模擬發現,和銀河系差不多品質的星系平均擁有12個超大品質黑洞,這些黑洞通常都遠離星系的中央,徘徊在邊緣。 ”
研究人員指出,「下一步將是尋找這些消失黑洞」在宇宙中存在的「可能特徵」,以便不久的將來我們可以親眼觀測徘徊在星系邊緣的黑洞。 (勻琳)