钱德拉望远镜发现“叛变的”超大质量黑洞

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超大质量黑洞大多是静止在星系中央的，但是近日天文学家们用钱德拉X-射线望远镜(NASA s Chandra X-ray Observatory )和其它的望远镜追踪到了一个可能正在运动的超大质量黑洞。

这个“叛变”了的黑洞处在一个距地球39亿光年的椭圆星系中，它的质量约为太阳的1.6亿倍。天文学家对这个超大质量黑洞非常感兴趣，因为它可能揭示了关于这种神秘天体的很多性质。

图片来源：X-ray: NASA/CXC/NRAO/D.-C.Kim; Optical: NASA/STScI; Illustration: NASA/CXC/M.Weiss

这个黑洞可能是一个反冲黑洞，“反冲”在天文学中常用来形容两个较小的大质量黑洞经过碰撞后合并成一个更大的黑洞。在碰撞的同时，这两个黑洞还会对一个特定的方向产生较强的引力波。这个新形成的黑洞可能受到与这些引力波相反方向的作用力，从而被推离星系的中心，就像图中描述的那样。

这个反冲力的大小取决于合并前两个黑洞的旋转速率及方向，因此通过研究这个碰撞后的反冲黑洞模型来推算合并前黑洞的一些性质，而那些性质原本是难以测量的。

天文学家经过筛选了上千个星系的X-射线和光学数据找到了这个反冲黑洞的候选者。首先他们通过钱德拉天文台找出拥有明亮X-射线源且在斯隆数字巡天计划（Sloan Digital Sky Survey，SDSS）中的观测到的星系。发射出明亮的X-射线一般是超大质量黑洞快速增长的标志。

如果符合了以上的条件，研究人员就会分析SDSS得到的光谱，从中可以看到大量的可见光根据波长的变化程度。如果他们找到了显著的迹象表明了超大质量黑洞的存在，他们就会对这些星系进行更深入的研究。

这样经过了上述一系列的搜索，就找出了合适的黑洞“候选人”。大图中左上的插图来源于哈勃的数据，上面有两个在星系中心的光点，其中一个在星系的中心，而另一个距离中心约有3000光年。之后的数据表明，这个增长中的超大质量黑洞的性质和位置正好符合了钱德拉望远镜探测到的明亮X-射线源的位置（大图右上的插图）。通过分析斯隆数字巡天和夏威夷的凯克望远镜(Keck telescope)得到的数据，研究团队发现了这个处在轻微偏移星系中心正在增长的黑洞和它处在的星系移动速度不同。这些性质暗示了它的源头可能是一个融合中的超大质量黑洞。

在疑似反冲黑洞的宿主星系外部，同样有收到次扰动的迹象，这说明了在不久之前发生过两个星系的合并。因为超大质量黑洞的合并通常被认为是发生在它们所处星系合并的时候，所以这个信息是支持了这个系统中有一个融合的黑洞这一观点。

此外，恒星在星系中形成的速度很快，每年都会有上百颗太阳质量的恒星诞生。计算机也对此进行了模拟，发现了中心含有超大质量黑洞的星系合并会加速星系产生恒星的速度。

对这些数据的另一个可能的解释是，这两个超大质量黑洞都处在星系的中心，但是其中一个因为增长得太慢所以不能产生可被探测到的射线。研究人员们更倾向于相信融合黑洞的解释，但是这还需要更多的数据来证实。