2023年,哈勃太空望远镜在距地球约75亿光年的一片天区里,拍到了一条细细的线状结构。后来,耶鲁大学的皮特·范多库姆和同事结合詹姆斯·韦布空间望远镜的图像和光谱数据,认为这条线是一次前所未有的宇宙事件的痕迹——一个超大质量黑洞以超音速飞出星系,身后拖出一条由年轻恒星组成的尾迹。
这个解释并非所有人都买账。西班牙加那利群岛天体物理研究所的豪尔赫·桑切斯·阿尔梅达等人就主张一种更平淡的解读:那条线其实就是一个侧面朝向我们的星系,里面布满了恒星形成区。对这类区域的光进行分析很微妙,很容易被误认为是一个快速移动的逃逸黑洞造成的后果。桑切斯·阿尔梅达说,多项测量结果都与侧面星系图景相符,比如恒星质量与旋转速度之间的关系就符合塔利-费舍尔关系——那是盘状星系的一个已知特征。
争论之下,一个更根本的问题浮现出来:一个超大质量黑洞究竟要满足什么条件,才能以如此猛烈的方式被踢出家园星系?加州大学圣巴巴拉分校的图西夫·伊斯兰和同事们,最近就透过数学建模反向推演了这样一种逃逸黑洞的起源故事。团队成员、得克萨斯大学奥斯汀分校的迪格维杰·瓦德卡把这项工作比作“化石分析”,说他们是在反向回溯,看看过去到底是什么样子。
模型显示,如果范多库姆他们所推断的那个逃逸黑洞真的存在,那么它应该有一对“父母”超大质量黑洞,其中一个快速自转,质量大约是另一个的6倍。大约7000万年前,它们发生了剧烈的并合,由此产生的反冲力把新形成的黑洞“踹”了出去。伊斯兰解释说,在对双黑洞并合的模拟中,几乎每次都会出现反冲,但在绝大多数情况下反冲的速度远比这要小。他们估算,足以匹配所推测逃逸黑洞的那种巨大反冲,在所有黑洞并合中发生的概率不到10%。
对于这个数学推演本身,桑切斯·阿尔梅达认为它是有趣的,因为产生逃逸超大质量黑洞的物理机制在理论上是存在的;不过,他也强调这种事在现实中发生的可能性非常低。目前,争论还没有尘埃落定,但新模型至少为解答“超大质量黑洞如何被掷过宇宙”这一谜题,提供了一个可计算的边界条件。
热门跟贴