北京
2023年，哈勃太空望遠(yuǎn)鏡在距地球約75億光年的一片天區(qū)里，拍到了一條細(xì)細(xì)的線狀結(jié)構(gòu)。后來，耶魯大學(xué)的皮特·范多庫姆和同事結(jié)合詹姆斯·韋布空間望遠(yuǎn)鏡的圖像和光譜數(shù)據(jù)，認(rèn)為這條線是一次前所未有的宇宙事件的痕跡——一個(gè)超大質(zhì)量黑洞以超音速飛出星系，身后拖出一條由年輕恒星組成的尾跡。
這個(gè)解釋并非所有人都買賬。西班牙加那利群島天體物理研究所的豪爾赫·桑切斯·阿爾梅達(dá)等人就主張一種更平淡的解讀：那條線其實(shí)就是一個(gè)側(cè)面朝向我們的星系，里面布滿了恒星形成區(qū)。對(duì)這類區(qū)域的光進(jìn)行分析很微妙，很容易被誤認(rèn)為是一個(gè)快速移動(dòng)的逃逸黑洞造成的后果。桑切斯·阿爾梅達(dá)說，多項(xiàng)測量結(jié)果都與側(cè)面星系圖景相符，比如恒星質(zhì)量與旋轉(zhuǎn)速度之間的關(guān)系就符合塔利-費(fèi)舍爾關(guān)系——那是盤狀星系的一個(gè)已知特征。
爭論之下，一個(gè)更根本的問題浮現(xiàn)出來：一個(gè)超大質(zhì)量黑洞究竟要滿足什么條件，才能以如此猛烈的方式被踢出家園星系？加州大學(xué)圣巴巴拉分校的圖西夫·伊斯蘭和同事們，最近就透過數(shù)學(xué)建模反向推演了這樣一種逃逸黑洞的起源故事。團(tuán)隊(duì)成員、得克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的迪格維杰·瓦德卡把這項(xiàng)工作比作“化石分析”，說他們是在反向回溯，看看過去到底是什么樣子。
模型顯示，如果范多庫姆他們所推斷的那個(gè)逃逸黑洞真的存在，那么它應(yīng)該有一對(duì)“父母”超大質(zhì)量黑洞，其中一個(gè)快速自轉(zhuǎn)，質(zhì)量大約是另一個(gè)的6倍。大約7000萬年前，它們發(fā)生了劇烈的并合，由此產(chǎn)生的反沖力把新形成的黑洞“踹”了出去。伊斯蘭解釋說，在對(duì)雙黑洞并合的模擬中，幾乎每次都會(huì)出現(xiàn)反沖，但在絕大多數(shù)情況下反沖的速度遠(yuǎn)比這要小。他們估算，足以匹配所推測逃逸黑洞的那種巨大反沖，在所有黑洞并合中發(fā)生的概率不到10%。
對(duì)于這個(gè)數(shù)學(xué)推演本身，桑切斯·阿爾梅達(dá)認(rèn)為它是有趣的，因?yàn)楫a(chǎn)生逃逸超大質(zhì)量黑洞的物理機(jī)制在理論上是存在的；不過，他也強(qiáng)調(diào)這種事在現(xiàn)實(shí)中發(fā)生的可能性非常低。目前，爭論還沒有塵埃落定，但新模型至少為解答“超大質(zhì)量黑洞如何被擲過宇宙”這一謎題，提供了一個(gè)可計(jì)算的邊界條件。
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